skkn một số bài tập về GIAO THOA ÁNH SÁNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Vĩnh Cửu Mã số: Chuyên đề: MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG Người thực hiện: HUỲNH THỊ LỆ TUYẾT Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục Phương pháp dạy học môn: Phương pháp giáo dục Lĩnh vực khác: Có đính kèm: Mô hình Phần mềm Phim ảnh Hiện vật khác Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết Năm học: 2012- 2013 Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN: Họ tên: Huỳnh Thị Lệ Tuyết Ngày tháng năm sinh: 13/07/ 1977 Nam, Nữ: Nữ Địa chỉ: Ấp Ông Hường, Xã Thiện Tân- Vĩnh cửu- Đồng Nai Điện thoại: 0613865022( CQ) 0613971582 (NR): ĐTDĐ: 0988811018 Fax: E-mail: tuyethuynhthile@yahoo.com.vn Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Vĩnh Cửu II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị cao nhất: Cử nhân - Năm nhận bằng: 1999 - Chuyên ngành đào tạo: Vật lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: vật lý Số năm có kinh nghiệm: 14 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: Ứng dụng phần mềm Director dạy học vật lý Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Với pháp triển vũ bão ngành công nghệ thông tin, việc tìm kiếm tài liệu cho giảng dạy không vấn đề khó khăn Tuy nhiên tài liệu phù hợp với đối tượng học sinh mà giáo viên cần truyền đạt Xuất phát từ nhu cầu hệ thống lại lý thuyết đưa số tập sát với chương trình chuẩn phù hợp với thực tế học tập học sinh trường Vì thời gian có hạn, xin trình bày phần chương giao thoa ánh sáng Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI: THUẬN LỢI: Trong năm qua nhà trường phân công giảng dạy môn vật lý khối 12 KHÓ KHĂN: phần lớp đối tượng dạy học mức độ trung bình, yếu việc soạn tập mức độ III NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI: CƠ SỞ LÝ LUẬN: Dạy học thực chất trình phát thu thông tin thầy trò Để đạt mục đích dạy học đã: o Tóm tắt lý thuyết giúp em nắm vững công thức phương pháp giải toán vật lý o Giúp em từ vấn đề đến vấn đề nâng cao o Giải số tập mẫu thật chi tiết để em nắm vững phương pháp giải o Đưa số tập vận dụng để em luyện tập thêm, giúp em suy nghĩ nhớ lại kiến thức cũ Tôi xin đưa tập “ Một số tập giao thoa ánh sáng” Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết NỘI DUNG: CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG A Tóm tắt lý thuyết: a Định nghĩa tượng tán sắc ánh sáng: Là tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trường suốt * Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc * ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu v c * Bước sóng ánh sáng đơn sắc λ = f , chân không λ0 = f ⇒ λ0 c λ = ⇒λ = λ v n n chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ( bước sóng) ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ nhỏ nhất, màu tím lớn * Ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím * Bước sóng ánh sáng trắng 0,4µm → 0,76µm Chú ý: Khi truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác vận tốc ánh sáng , bước sóng ánh sáng thay đổi tần số ánh sáng không đổi b Công thức lăng kính: Tại I: sin i= n.sinr Tại J: sini’= n.sinr’ Góc chiết quang lăng kính: A= r+r’ Góc lệch tia sáng qua lăng kính: D= i+i’-A * Trường hợp góc nhỏ ta có công thức gần đúng: i=n.r i’= n.r’ A= r+r’ D= (n-1).A c Góc lệch cực tiểu: Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu đường tia sáng đối xứng qua mặt phân giác góc chiết quang lăng kính Ta có: i= i’=im ( góc tới ứng với độ lệch cực tiểu) r=r’= A/2 Dm= 2.im – A hay im= (Dm +A)/2 Sin(Dm+A)/2= nsin(A/2) Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết B BÀI TẬP: a Bài tập minh họa: Bài 1: Bước sóng ánh sáng đỏ không khí 0,64 µ m Tính bước sóng ánh sáng nước biết chiết suất nước ánh sáng đỏ 4/3 Hướng dẫn: Viết công thức liên hệ bước sóng ánh sáng môi trường chân không v c Ta có λ ' = f = nf = 0,48µm Bài 2:Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng chân không 0,6µ m Xác định chu kỳ, tần số ánh sáng Tính tốc độ bước sóng ánh sáng truyền thủy tinh có chiết suất n=1,5 Hướng dẫn: c = 5.1014 Hz λ −15 Chu kỳ : T = f = 2.10 s c Tốc độ truyền sóng: v = = 2.108 m / s n λ λ ' = = 0,4 µm n Tần số : f = Bài 3: Một lăng kính có góc chiết quang 60 Biết chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ 1,5 Chiếu tia sáng màu đỏ vào mặt bên lăng kính góc tới 600 Tính góc lệch tia ló so với tia tới Hướng dẫn: sin i1 = 0.58 = sin 35,50 ⇒ r1 = 35,50 ⇒ r2 = A − r1 = 24,7 n sin i2 = n sin r2 = 0,63 = sin 38,80 ⇒ i2 = 38,80 ⇒ D = i1 + i2 − A = 38,80 Ta có: sin r1 = Bài 4: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A= 60 0, có chiết suất tia đỏ 1,514 Tính góc lệch cực tiểu tia Hướng dẫn: sin Dm + A A = n sin = 0,757 = sin 49,2 ⇒ Dm = 2.49,2 − A = 38,4 2 Bài 5: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A=4 0, đặt không khí Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ tím 1,643 1,685 Chiếu chùm tia sáng song song hẹp gồm hai xạ đỏ tím vào mặt bên lăng kính theo phương vuông góc với mặt Tính góc tạo tia đỏ tia tím sau ló khỏi mặt bên lăng kính Hướng dẫn: Với A i1 nhỏ (≤ 100) ta có: D=(n-1)A ⇒ Dđ= 2,5720 ; Dtím = 2,740 Góc tạo tia ló đỏ tia ló tím ∆D= 0,1680 =2,93.10-3 rad/s b Bài tập trắc nghiệm: Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết Câu 1: Bước sóng xạ da cam chân không 600nm tần số xạ là: A 5.1012Hz B 5.1013Hz C 5.1014Hz D 5.1015Hz Câu 2: Bước sóng ánh sáng đơn sắc môi trường vật chất chiết suất n=1,6 600nm Bước sóng nước có chiết suất n’=4/3: A 450nm B 500nm C 720nm D 760nm Câu 3: Bước sóng ánh sáng đỏ không khí 0,64µm Biết chiết suất nước ánh sáng đỏ 4/3 Bước sóng là: A 0,42µm B 0,48µm C 0,52µm D 0,85µm Câu 4: Một ánh sáng đơn sắc có tần số dao động 5.10 13Hz, truyền môi trường có bước sóng 600nm Tốc độ ánh sáng môi trường bằng: A 3.108m/s B 3.107m/s C 3.106m/s D 3.105m/s Câu 5: Một lăng kính có góc chiết quang A=80 Chiết suất thủy tinh làm lăng kính ánh sáng màu đỏ ánh sáng màu tím n d= 1,6444 nt= 1,6852 Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp, coi tia sáng, vào mặt bên lăng kính theo phương vuông góc với mặt Góc tạo tia ló màu đỏ tia ló màu tím là: A 0,057rad B 0,57rad C 0,0057 rad D 0,0075rad Câu 6: Chiếu chùm tia sáng trắng, song song, hẹp (coi tia sáng) vào mặt bên lăng kính thủy tinh, có góc chiết quang A=6 góc tới i= 600 Biết chiết suất lăng kính tia đỏ 1,5 tia tím 1,54 Góc tạo tia ló màu đỏ tia ló màu tím là: A 0,240 B 30 C 3,240 D 0,30 Câu 7: Trong thí nghiệm người ta chiếu chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào cạnh lăng kính có góc chiết quang A=80 theo phương vuông góc với mặt phân giác góc chiết quang Sử dụng ánh sáng vàng, chiết suất lăng kính 1,65 góc lệch tia sáng là: A 40 B 5,20 C 6,30 D 7,80 Câu 8: Chiếu chùm tia sáng trắng song song, hẹp coi tia sáng vào mặt bên lăng kính có góc chiết quang A=45 góc tới i1= 600 Biết chiết suất lăng kính với tia đỏ nd= 1,5 Góc ló tia màu đỏ bằng: A 9,740 B 450 C 35,260 D 14,70 Câu 9: Chiếu chùm tia sáng trắng song song, hẹp coi tia sáng vào mặt bên lăng kính có góc chiết quang A=9 0, góc tới i1= 60 Biết chiết suất lăng kính với tia màu vàng n=1,52 Góc lệch tia màu vàng bằng: A 30 B 3,120 C 4,50 D 4,680 Câu 10:Chiếu vào mặt bên lăng kính có góc chiết quang A=50 chùm ánh sáng trắng hẹp coi tia sáng góc tới i Biết góc lệch tia màu tím cực tiểu Dmin Chiết suất lăng kính tia tím n t= 1,54 Giá trị Dmin bằng: Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu A 31,20 C 250 Đáp án: Câu Đáp án C A Huỳnh Thị Lệ Tuyết B 40,60 D Một giá trị khác B B C A Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng B D D 10 Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết CHỦ ĐỀ 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG A Tóm tắt lý thuyết: a Hiện tượng giao thoa ánh sáng:Là tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp không gian xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ Cách vạch sáng ( vân sáng) vạch tối ( vân tối) gọi vân giao thoa Hiệu đường ánh sáng: ∆d = d − d1 = ax d H d1 A x S1 Trong đó: a=S1S2 khoảng cách hai khe d I a O sáng D S2 D: khoảng cách từ hai khe đến quan sát B d1= S1A; d2= S2A M x= OA: khoảng cách từ vân trung tâm đến A b Vị trí vân sáng: Những chỗ hai sáng gặp pha, chúng tăng cường lẫn tạo nên vân sáng Tại A có vân sáng hai sóng pha, hiệu đường số nguyên lần bước sóng: d − d1 = kλ Vị trí vân sáng: x = k λD a k=0: vân sáng trung tâm k=± 1: vân sáng bậc k=± 2: vân sáng bậc hai c Vị trí vân tối: Những chỗ hai sóng gặp ngược pha nhau, chúng triệt tiêu lẫn tạo nên vân tối Tại A có vân tối hai sóng ngược pha, hiệu đường số lẻ nửa bước sóng Vị trí vân tối: x = (k + 0,5) λD a d Khoảng vân i: Là khoảng cách hai vân tối hai vân sáng liên tiếp i= λD a e Xác định số vân sáng, vân tối vùng giao thoa: Số vân nửa giao thoa trường: L ; n phần nguyên, p phần thập phân 2i Số vân sáng: N s = 2.n + n, p = Số vân tối : Nếu phần thập phân p[...]... nói về ánh sáng đơn sắc? Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 22 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết A Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với náh sáng đỏ lớn hơn chiết suất của môi trường đó đối với ánh sáng tím B Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính C trong cùng một môi trường truyền, vận tốc của ánh sáng tím nhỏ hơn vận tốc của ánh sáng. .. là ánh sáng vàng, còn tia sáng lam bị phản xạ toàn phần Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 23 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết D So với phương tia tới, tia khúc xạ lam bị lệch ít hơn tia khúc xạ vàng Câu 16 (ĐH- 2009): Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38µm đến 0,76µm Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng. .. Trên bề rộng L=2,5cm trên màn người quan sát sẽ thấy: A 17 vân sáng đỏ, 5 vân sáng màu cam, 20 vân sáng màu vàng B 12 vân sáng đỏ, 7 vân sáng màu cam, 22 vân sáng màu vàng Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 20 Trường THPT Vĩnh Cửu C 15 vân sáng đỏ, 5 vân sáng cam; 21 vân sáng vàng D 12 vân sáng đỏ, 5 vân sáng cam, 16 vân sáng vàng Đáp án: Câu 1 A Câu11 D Câu 21 D Câu 2 D Câu 12 A Câu... Câu 20 D Câu 30 B Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Huỳnh Thị Lệ Tuyết Câu 31 Câu 32 Câu 33 Câu 34 Câu 35 Câu 36 Câu 37 Câu 38 Câu 39 Câu 40 B A C D C A B B B D Trang 21 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết GIAO THOA ÁNH SÁNG MỘT SỐ ĐỀ THI ĐẠI HỌC- CAO ĐẲNG CÁC NĂM Câu 1: ( cao đẳng 2007): Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp cách nhau một khoảng a=0,5mm, khoảng... thí nghiệm I- âng về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1= 540nm thì thu được hệ vân giao thao trên màn quan sát có khoảng vân i1= 0,36mm Khi thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ2= 600nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn quan sát có khoảng vân: A 0,6mm B 0,5mm C 0,4mm D 0,45mm Câu 5(CĐ- 2008): Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc biết... vị trí x cũng được tiến hành tương tự Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 11 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết BÀI TẬP: g Bài tập minh họa: DẠNG 1: TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP TRONG CÔNG THỨC: Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, tìm bước sóng ánh sáng chiếu vào hai khe, biết hai khe cách nhau một khoảng 0,3mm; khoảng vân đo được 3m; khoảng cách... TÍNH SỐ VÂN SÁNG, SỐ VÂN TỐI TRÊN VÙNG GIAO THOA Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng , hai khe được chiếu bằng ánh sáng có bước sóng λ=0,5µm, biết a= 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là D=1m bề rộng vùng giao thoa quan sát được trên màn là L= 13mm Tính số vân sáng và số vân tối quan sát được trên màn Hướng dẫn: Tìm i: i = λD =1mm a Số vân trên một nửa giao thoa trường:... Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 24 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết được chiếu sáng đồng thời bởi hai bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là λ1 và λ2 Trên màn quan sát có vân sáng bậc 12 của λ1 trùng với vân sáng bậc 10 của λ1 λ2 Tỉ số λ bằng: 2 A 6/5 B 2/3 C 5/6 D 3/2 Câu 24 (CĐ- 2011): Khi nói về ánh sáng đơn sắc, phát... thứ 10 ở cùng một bên vân sáng trung tâm là 3,6mm Tìm bước sóng ánh sáng? Hướng dẫn: Khoảng cách từ vân sáng thứ 10 đến vân sáng thứ 4 : x=6i=3,6 ⇒i= 0,6mm Bước sóng λ = ia 10 −3.0,6.10 −3 = = 0,6.10 −6 m = 0,6µm D 1 Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 12 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết DẠNG 2: TÍNH KHOẢNG CÁCH GIỮA HAI VÂN: Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng , hai khe... màn: Ns= 2.4+1= 9 vân sáng Số vân tối quan sát được trên màn: Nt= 2.4=8 vân tối Vậy tổng số vân quan sát được trên màn là: 8+9= 17 vân Chuyên đề: Một số bài tập về giao thoa ánh sáng Trang 14 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết DẠNG 4: VỊ TRÍ VÂN SÁNG CỦA CÁC BỨC XẠ ĐƠN SẮC TRÙNG NHAU Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, biết D= 2m; a=2mm Hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng ( có bước sóng ... Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang 13 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết DẠNG 3: TÍNH SỐ VÂN SÁNG, SỐ VÂN TỐI TRÊN VÙNG GIAO THOA Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng , hai... Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết B BÀI TẬP: a Bài tập minh họa: Bài 1: Bước sóng ánh sáng đỏ không khí 0,64 µ m Tính bước sóng ánh sáng nước... chiếu ánh sáng trắng( bước sóng ánh sáng tím 0,40µm, ánh sáng màu đỏ 0,75µm) Hỏi Chuyên đề: Một số tập giao thoa ánh sáng Trang 19 Trường THPT Vĩnh Cửu Huỳnh Thị Lệ Tuyết vị trí vân sáng bậc ánh sáng