Bộ sưu tập đề thi thử THPT Quốc gia năm 2016 môn Lí

CHƯƠNG TÍNH CHẤT SÓNG ÁNH SÁNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 1.1 Hiện tượng giao thoa ánh sáng 1.2 Giao thoa với khe Young 1.3 Giao thoa cho mỏng 1.3.1 Bản mỏng có độ dày không đổi 1.3.2 Bản mỏng có độ dày thay đổi: nêm, hệ Newton NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 2.1 Nhiễu xạ sóng cầu 2.1.1 Nhiễu xạ qua lỗ tròn 2.1.2 Nhiễu xạ qua đĩa tròn 2.2 Nhiễu xạ sóng phẳng 2.2.1 Nhiễu xạ qua khe hẹp 2.2.2 Nhiễu xạ qua cách tử 1.1 HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG THANG SÓNG ĐIỆN TỪ Ánh sáng sóng điện từ Trong vùng khả kiến ánh sáng có bước sóng thay đổi từ khoảng 400 nm đến 760 nm Màu sắc ánh sáng tần số ánh sáng định PHƯƠNG TRÌNH SÓNG ÁNH SÁNG • Quang lộ điểm O M đoạn đường ánh sáng truyền chân không khoảng thời gian t, với t thời gian ánh sáng đoạn d=OM môi trường chiết suất n: L=n.d • Phương trình dao động sóng ánh sáng O: uo  A cos t • Phương trình dao động sóng ánh sáng M môi trường chiết suất n: 0 L  2 x  2 L   uM  A cos  t   (vì x  ,   )   A cos  t  n n   0    Với λ0 , λ – bước sóng ánh sáng chân không môi trường n • Cường độ sáng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động điện trường: I  kA2 I – cường độ sáng k – hệ số tỉ lệ A – biên độ dao động điện trường ĐỊNH LÝ VỀ QUANG LỘ • Định lý Malus: quang lộ tia sáng mặt trực giao chùm sáng • Khi tia sáng bị phản xạ môi trường chiết quang quang lộ dài thêm nửa bước sóng NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp sóng riêng biệt không bị sóng khác làm nhiễu loạn Sau gặp nhau, sóng ánh sáng truyền cũ, điểm gặp nhau, dao động sóng tổng dao động thành phần HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG • Giao thoa ánh sáng tượng chồng chất hai (hay nhiều) sóng ánh sáng kết hợp làm xuất không gian vân sáng vân tối nằm xen kẽ - Những vân sáng gọi cực đại giao thoa - Những vân tối gọi cực tiểu giao thoa • Điều kiện giao thoa: sóng chồng chất lên phải sóng kết hợp • Sóng kết hợp sóng có phương dao động có hiệu pha không biến đổi theo thời gian (cùng tần số) Đĩa CD Lông công Vỏ sò Ngọc mắt mèo • Xét sóng phẳng phương, tần số điểm M: 2 x1  A1 sin(t  L1 ) 0  2  x2  A2 sin  t  L2  0   • Theo nguyên lý chồng chất, dao động tổng hợp M là: x  x1  x2 2    ( L1  L2 ) • Hiệu pha sóng: 0 A2  A12  A22  A1 A2cos I  I1  I  I1 I cos  I  I1  I  I1 I cos  • Nếu   2 0 ( L1  L2 )  2k  L  L1  L2  k 0 nghĩa dao động thành phần pha với nhau, dao động tổng hợp có cường độ cực đại, ứng với vân sáng I max  I1  I  I1I • Nếu   2 0 ( L1  L2 )  (2k  1)  L  L1  L2  (2k  1) 0 nghĩa dao động thành phần ngược pha với nhau, dao động tổng hợp có cường độ cực tiểu, ứng với vân tối I  I1  I  I1I k  0, 1, 2, 1.2 GIAO THOA VỚI KHE YOUNG L  d sin  Biên độ sóng tổng hợp B • Các đới cầu phát ánh sáng tần số, pha chúng cách nguồn S đoạn R • Vì ánh sáng từ đới cầu truyền tới điểm B có hiệu quang lộ λ/2 nên B chúng ngược pha • Biên độ sóng tổng hợp B: A = A1 – A2 + A3 – A4 + A5  Ak Ak A1  A1 A3   A3 A5  A    A2      A4         2   2  A1 Ak A  2 Dấu (+) đới thứ k lẻ, (–) đới thứ k chẵn A1 Giữa S B chắn: Ak   A  2 A A I1   1   Cường độ ánh sáng B: I  A     4 2 với I1 cường độ ánh sáng đới cầu thứ gây Giữa S B có chắn với lỗ tròn nhỏ: A1 Ak A1   a Nếu lỗ tròn chứa số lẻ đới cầu Fresnel: A   Cường độ ánh sáng B: I  A2  2 2 A  I0 • Màn chắn làm điểm B sáng so với chắn • Điểm B sáng lỗ tròn chứa đới cầu Khi I  A cường độ sáng B là:  I1  I A1 Ak A1   b Nếu lỗ tròn chứa số chẵn đới cầu Fresnel: A  2 2 A1 I1   I0 4 • Màn chắn làm điểm B sáng yếu so với chắn • Điểm B tối lỗ tròn chứa đới cầu đầu tiên: I≈0  Cường độ ánh sáng B: I  A  Giữa S B có chắn dạng đĩa tròn nhỏ chắn n đới cầu đầu tiên: An1  An1 An3  Ak An1 A   An        2  2 a Nếu đĩa tròn che khuất số đới cầu Fresnel đầu tiên: An+1 khác A1 nên: A I1  1 I  A      I0 2  Cường độ sáng B gần giống chắn b Nếu đĩa tròn BD che khuất nhiều đới cầu: An+1   Tại B điểm tối: I≈0 BÀI TẬP VÍ DỤ Giữa nguồn sáng điểm đơn sắc điểm quan sát M đặt chắn có khoét lỗ tròn quan sát cường độ sáng M Ban đầu M sáng nhất, sau tối sáng trở lại Hỏi bán kính lỗ tròn thay đổi nào? Hướng dẫn giải • Ban đầu M sáng  có đới cầu lọt qua lỗ tròn: k=1 • Sau M tối  có đới cầu lọt qua lỗ: k=2 • Sau M sáng trở lại  có đới cầu lọt qua lỗ: k=3 • Bán kính lỗ tròn = bán kính đới cầu bậc k: rk  Rb k Rb  k tăng lần bán kính lỗ tròn tăng lần 2.2 NHIỄU XẠ SÓNG PHẲNG 2.2.1 NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG QUA MỘT KHE HẸP (NHIỄU XẠ FRAUNHOFER) • Vẽ mặt phẳng Σ cách λ0/2 vuông góc tia nhiễu xạ  Chùm sáng song song khe hẹp BD chia thành dải sáng, dải sáng nguồn thứ cấp giao thoa E • Hai dải sáng kề truyền tới M có hiệu quang lộ BH1 = λ0/2 • Mỗi dải sáng có độ rộng: 0 BH1 b0  BD1   sin  2sin  • Số dải sáng qua khe BD: b 2b sin  n  b0 0 b  BD • Nếu khe hẹp chứa số chẵn dải sáng: điểm M tối cực tiểu nhiễu xạ 0 2b sin  (k = 1, 2, 3…) n  2k  sin    k b 0 Đặc biệt k =  =  điểm F sáng gọi cực đại nhiễu xạ trung tâm • Nếu khe hẹp chứa số lẻ dải sáng: điểm M điểm sáng, có cường độ sáng nhỏ nhiều so với cực đại nhiễu xạ trung tâm, gọi cực đại nhiễu xạ bậc k  0  2b sin  (k = 1, 2, 3…) n    2k  1  sin     k   2 b  0 • CĐNXTT rộng gấp đôi cực đại nhiễu xạ bậc k: l=2λf / b • Nếu ánh sáng chiếu đến khe hẹp góc φ0 vị trí cực đại cực tiểu xác định sau: sin  '  sin   sin 0 BÀI TẬP VÍ DỤ Chiếu chùm sáng song song gồm bước sóng λ1 =0,45 µm λ2 =0,75 µm vuông góc với khe hẹp có bề rộng b=5 µm Xác định số cực đại trùng hệ thống vân nhiễu xạ trừ cực đại trung tâm Hướng dẫn giải  0  (k = 1, 2, 3…) • Vị trí cực đại bậc k: sin     k   2 b  • Cực đại hệ thống vân trùng khi: sin 1  sin 2 2k1  2  1   2  k   k         2 b  2 b 2k2  1  • Mặt khác: sin 1    k1  10,6 (xét bên CĐTT) k1 k2  Số cực đại trùng = 2*2=4 2.2.2 NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG QUA CÁCH TỬ N KHE HẸP Khoảng cách d hai khe gọi chu kỳ cách tử phẳng Độ rộng khe b[...]... tia sáng có cùng góc nghiêng i cho các cực đại hoặc cực tiểu giao thoa có cùng cường độ sáng  tạo thành vân giao thoa có dạng vòng tròn với tâm trùng tiêu điểm thấu kính, gọi là vân cùng độ nghiêng • Ứng với các góc nghiêng i khác nhau ta được hệ vân giao thoa gồm những vòng tròn sáng tối xen kẽ • Vân giao thoa định xứ ở vô cực • Hiện tượng giao thoa cho bởi bản mỏng song song được ứng dụng để khử ánh... Nguyên nhân của hiện tượng này là do có sự giao thoa của các chùm tia sáng phản xạ ở mặt trên và mặt dưới của bản mỏng • Giao thoa chỉ xảy ra đối với các màng mỏng có bề dày cỡ bước sóng ánh sáng, vì nếu màng dày hơn thì hai tia phản xạ sẽ không phải là hai tia kết hợp nữa 1.3.1 GIAO THOA BẢN MỎNG ĐỘ DÀY KHÔNG ĐỔI VÂN CÙNG ĐỘ NGHIÊNG Hai tia SACBR1 và SAR2 giao thoa với nhau tai vô cực sin i n sin... là vân cùng độ dày • Vân giao thoa định xứ ở mặt trên bản mỏng BẢN MỎNG HÌNH NÊM a Nêm không khí: một lớp không khí mỏng giới hạn giữa hai bản thủy tinh G1 và G2 có độ dày không đáng kể tạo thành góc α rất nhỏ khoảng vài phần nghìn radian Hai tia SABAR1 và SAR2 giao thoa với nhau tại A 0   L  L1  L2   SA  2 AB  AR1    SA  AR 2  2  0 L  2d  2 • Cực tiểu giao thoa (vân tối): 0... tinh chiết suất n và góc α rất nhỏ khoảng vài phần nghìn radian Hai tia SABAR1 và SAR2 giao thoa với nhau tại A n 0   L  L1  L2   SA  2 AB  AR1   SA  AR2   2  0 L  2d  2 • Cực tiểu giao thoa (vân tối): 0 0 L  L1  L2  2d    2k  1 2 2 0 với k = -1, 0, 1, 2, 3,… d  (k  1) 2n • Cực đại giao thoa (vân sáng): 0 L  L1  L2  2d   k 0 2  1   d   k   0 với k = 0,... 2d n  sin i   k v 2 • Bề dày của màng phải thỏa mãn điều kiện: 1 1 (0  )v (k  )v 5 2 2 d   1,33.10 cm d  min 2 2 2 2 2 n  sin i 2 n  sin i 1.3.2 GIAO THOA CHO BỞI BẢN MỎNG ĐỘ DÀY THAY ĐỔI VÂN CÙNG ĐỘ DÀY Hai tia SACBR1 và SBR2 giao thoa với nhau tại B d ≈ CK O   L  L1  L2   SA  n  AC  CB   BR1   SH  HB  BR2   2  L  L1  L2  2d n  sin i  2 2 0 2 L  L1 ...Phân bố vị trí vân giao thoa   2  1  2  ( L2  L1 )  2  k  L    2 k      d sin    1 2 k  1      ( k  ) 2  2  d sin   VS  VT 1.3 GIAO THOA ÁNH SÁNG CHO BỞI BẢN MỎNG • Bản mỏng là một bản trong suốt có độ dày vào cỡ vài phần trăm mm (màng xà phòng, váng dầu,... tiểu giao thoa (vân tối): 0 0 L  L1  L2  2d    2k  1 2 2 0 với k = 0, 1, 2, 3,… d k 2 • Cực đại giao thoa (vân sáng): L  L1  L2  2d  d   2k  1 0 4 0 2  k 0 với k = 1, 2, 3,… • Khoảng cách giữa hai vân tối hoặc hai vân sáng kế tiếp: d k 1  d k 0 i  sin  2 • Các vân giao thoa là những đoạn thẳng song song cạnh nêm • Cạnh nêm luôn là vân tối b Nêm thủy tinh: một khối hình... màu nhạy nhất đối với mắt người BÀI TẬP VÍ DỤ 1 Chiếu một chùm ánh sáng trắng xiên một góc 450 lên một màng nước xà phòng Tìm bề dày nhỏ nhất của màng để những tia phản chiếu có màu vàng Biết bước sóng ánh sáng vàng là 6.10-5 cm, chiết suất của bản là 1,33 Hướng dẫn giải • Màng nước xà phòng là bản mỏng song song • Để tia phản chiếu có màu vàng, thì phải có cực đại giao thoa đối với bước sóng của ánh...  k 0 2  1   d   k   0 với k = 0, 1, 2, 3,… 2  2n  • Khoảng cách giữa hai vân tối hoặc hai vân sáng kế tiếp: d k 1  d k 0 i  sin  2n • Các vân giao thoa là những đoạn thẳng song song cạnh nêm • Cạnh nêm luôn là vân tối BÀI TẬP VÍ DỤ 2 Chiếu một chùm sáng song song bước sóng λ=0,5µm thẳng góc với mặt dưới của nêm thủy tinh (n=1,5) góc nghiêng α= 10-4 rad đặt trong không khí Tìm khoảng... gồm một thấu kính phẳng – lồi (L) chiết suất n1 đặt tiếp xúc với một bản thủy tinh phẳng (P) chiết suất n2 đặt trong một môi trường (không khí, chất lỏng…) có chiết suất n0 • Hai tia SABAR1 và SAR2 giao thoa với nhau tại A a n0  n1 , n2 0   L  L1  L2   SA  2 AB     SA 2 0  L  2n0 d  2 0 0 • Vân tối: L  2n0 d   (2k  1) 2 2 0 d k (k=0, 1, 2, 3…) 2n0  k=0 ứng với vân