Ảnh hưởng kích thước của nguồn sáng trong giao thoa young

Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa A- ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài: Vật lý học môn khoa học làm tảng cung cấp sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng Môn Vật lý nghiên cứu vật, tượng xảy hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn Tuy nhiên đa số học sinh thấy môn Vật lí môn học khó, vấn đề khó việc vận dụng kiến thức vào giải thích tượng thực tế Giao thoa xuất nhiều dạng ảnh hưởng tới điều nhìn thấy sống hàng ngày Sự tương tác sóng ánh sáng gần xảy thường xuyên nên tượng không để ý tới chấp nhận Đa số nhìn thấy giao thoa quang ngày không nhận kiện biểu đằng sau biểu huyền ảo màu sắc sinh sóng ánh sáng giao thoa với Một thí dụ tốt giao thoa sóng ánh sáng biểu ánh sáng phản xạ màng dầu mặt nước, màng mỏng bọt xà phòng Những người say mê âm nhạc, phim ảnh máy tính thường gặp tượng giao thoa họ tải đĩa compact vào máy hát audio hoạc dĩa cd-room Giao thoa nguyên nhân gây màu sắc óng ánh rực rỡ chim ruồi, nhiều loại bọ cánh cứng số loài bướm đẹp lộng lẫy khác… Sự giao thoa đóng góp cho lý thuyết vật lí tạo ảnh ,đồng thời giao thoa sóng ánh sáng giúp mang tới đa dạng mầu sắc giới xung quanh Người ta thường nói giao thoa ánh sáng tượng chồng chập hai sóng ánh mà kết thu tổng cường độ sáng hai nguồn mà phân bố lượng ánh sáng theo không gian Tuy nhiên hàng ngày quan sát thấy độ rọi hai hay nhiều nguồn sáng tổng độ rọi nguồn sáng Nảy câu hỏi Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa không quan sát thấy tượng giao thoa thí nghiệm vậy, phải “ảnh hưởng kích thước nguồn sáng”? phạm vi viết muốn trao đổi kinh nghiệm, nhận xét góp ý quý lãnh đạo , đồng nghiệp để thâm sâu vào lĩnh vực quang vật lý phương pháp giảng dạy vật lý nói chung II Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Thay đổi kích thước nguồn sáng, khảo sát tượng giao thoa khe Young Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 12D-G trường THPT DTNT Tỉnh III Giả thuyết khoa học: Kết thúc chương V môn Vật lí lớp 12 để thực việc dạy - học theo phương pháp đổi đạt hiệu cao đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi để để đưa phương pháp giảng dạy có hiệu nhằm hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp làm tập liên quan đến Sóng ánh sáng xuất đề thi Tốt nghiệp, Cao đẳng, Đại học gần song đồng thời phải giúp học sinh hiểu giải thích hầu hết tượng ánh sáng mà đời sống thực tế thường gặp IV Phương pháp nghiên cứu : Trong trình nghiên cứu sử dụng số phương pháp sau : - Phương pháp điều tra giáo dục - Phương pháp quan sát sư phạm - Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh - Phương pháp mô tả - Phương pháp vật lý Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý luận vấn đề nghiên cứu : Quang học phần quan trọng môn vật lý trường phổ thông, giao thoa ánh sáng lại nội dung thiếu quang vật lí Đồng thời, việc học môn Vật lý không dừng lại tìm cách vận dụng công thức Vật lý để giải cho xong phương trình đến đáp số, mà phải giải thích tượng Vật lý xảy thiên nhiên quanh ta, đối tượng công nghệ văn minh mà ta sử dụng Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý giúp học sinh khái quát hóa, tổng quát hóa dạng Thông qua tình cụ thể tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành công tình khác kiến thức trở nên sâu sắc hoàn thiện trở thành vốn riêng học sinh Trong trình giải vấn đề, tình cụ thể buộc học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh phân tích, tổng hợp khái quát hoá để giải vấn đề, từ giúp giải giúp phát triển tư sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập suy nghĩ, suy luận…nhằm giúp học sinh yêu thích hiểu chất Vật lý tượng Quang học II Thực trạng học sinh trường THPT DTNT Tỉnh: Đặc điểm tình hình nhà trường : - Trường THPT DTNT Tỉnh có sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy tương đối tốt, phòng học khang trang, đẹp, có phòng thí nghiệm thí nghiệm nghèo nàn, cũ kĩ nên hạn chế để học sinh nắm bắt tượng Vật lí - Trường THPT DTNT Tỉnh trường loại hình Công lập, tuyển học sinh đầu vào thuộc 11 huyện miền núi, đa phần học sinh chưa tiếp cận với thí nghiệm dẫn tới học môn Khoa học thực nghiệm môn Vật lí Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa em thường chán nản học đối phó, gặp tượng thực tế giải thích cách mơ hồ trừu tượng không mang tính suy luận khoa học em gặp nhiều khó khăn - Đội ngũ giảng dạy môn Vật lí trường thâm niên nghề cao, toàn giáo viên môn Vật lí trường không ngừng học hỏi, trau dồi chuyên môn trao đổi kinh nghiệm từ đồng nghiệp thuận lợi lớn cho môn Thực trạng việc hướng dẫn học sinh học Vật lí chương V lớp - Trong chương V : Ánh sáng khái niệm quen thuộc học sinh, nhiên tính chất ánh sáng em lại mơ hồ, song việc cho em quan sát thí nghiệm mô máy tính thí nghiệm đơn giản em hình dung tính chất Sóng ánh sáng - Về kỹ học sinh: Do có có vài tiết học lí thuyết tập giao thoa mà kiến thức rộng, dạng tập giao thoa lại đa dạng lại lớp trường nên việc nắm vững khái niệm, công thức tính khoảng vân, bước sóng……đã khó em,để mở rộng kiến thức giải hiều tượng giao thoa thực tế lại khó Trước thực trạng nhận thấy phải hướng dẫn em trước hết phải nắm vững kiến thức sách giáo khoa cung cấp, sau liên hệ tượng thực tế để em tự thảo luận nhóm, làm quen giải thích Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa C NHỮNG BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG I Sự giao thoa- Nguồn kết hợp: Giả sử hai dao động ánh sáng tần số phương: E1 = E01 Sin(ωt + α1) ( I.1) E2 = E02 Sin(ωt + α2) ( I.2) Chồng lên điểm M không gian.Theo nguyên lí chồng chất, trường tổng hợp điểm M biểu diễn véc tơ tổng hợp     E E = E1 + E ( I.3) Hay E = E01 Sin(ωt + α1) + E02 Sin(ωt + α2) Dao động tổng hợp điều hòa có tần số :   E = E0 Sin(ωt + θ) ( I.4) ( I.5) Biên độ pha ban đầu xác định công thức: E02 = E012 +E022 + 2E01E02Cos(α1 - α2) Và Tanθ = E01Sin1  E02 Sin E01Cos1  E02Cos ( I.6) ( I.7) Vì cường độ tỉ lệ với bình phương biên độ phương trình ( I.6) viết theo cường độ sau: I = I1 + I2 + I1 I Cos(α1 - α2) ( I.8) Song lại biết không nguồn sáng thông thường phát ánh sáng hoàn toàn đơn sắc nghĩa sóng có biên độ pha luôn không đổi (vì nguyên tử phát xạ khoảng thời gian ngắn 10-8s) Do lần phát xạ nguyên tử phát xung sáng ngắn lan truyền có dạng dạng sin Mỗi đoạn sin gọi đoàn sóng Độ dài đoàn sóng xác định thời gian phát xạ τ nguyên tử Biên độ pha đoàn sóng nguyên tử phát xạ lần phát xạ khác, nguyên tử khác phat lần phát xạ Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa khac liên hệ với nhau, nghĩa pha ban đầu α α2 luôn thay đổi có giá trị Do cường độ tổng hợp thay đổi nhanh cách hỗn loạn không máy thu ánh sáng dù nhạy lại ghi nhận trạng thái tức thời cường độ Trong thực tế máy thu ánh sáng (kể mắt) ghi nhận giá trị trung bình cường độ thời gian quan sát t Vì cần phải lấy trung bình biểu thức theo t = I + I + I1 I Cos( -  ) I ( I.9) Vì E 012 = E012 E 022 = E022 (không phụ thuộc thời gian) I = I1 + I2 + I I Cos(   ) ( I.10) ( I.11) Theo định nghĩa giá trị trung bình ta có: t Cos(   ) =  cos(   )dt t0 ( I.12) Do đó: t cos(   )dt t 0 I = I1 + I2 + I I ( I.13) Như I phụ thuộc vào hiệu số pha ban đầu dao động phần ta xét hai trường hợp đặ biệt sau đây: - Nếu (α1 - α2) = số Khi Cos(   ) = t cos(   )dt = Cos(α1 - α2) = số ( I.14) t 0 Do đó: I = I1 + I2 + I I Cos(α1 - α2) # I1 + I2 ( I.15) Như vậy, cường độ tổng hợp không tổng cường độ dao động thành phần mà lớn hay bé hay tổng tùy thuộc vào hiệu số pha ban đầu (α1 - α2) chúng Các dao động thỏa mãn điều kiện: hiệu số pha ban đầu chúng đại lượng không đổi theo thời gian trước gọi giao động kết hợp Dĩ nhiên Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa dao động xảy với tần số khác giao động kết hợp, tất dao động có tần số dao động kết hợp Các dao động điều hòa có tần số dao động kết hợp Nguồn phát sáng dao động kết hợp nguồn kết hợp Khi tổng hợp hai hay nhiều dao động ánh sáng kết hợp dẫn đến phân bố lại lượng không gian: có chỗ lượng có giá trị cực đại, có lượng có giá trị cực tiểu Hiện tượng gọi giao thoa ánh sáng Trong biểu thức ( I.15) số hạng thứ ba gây nên tượng số hạng gọi số hạng giao thoa b) Hiệu số pha ban đầu (α1 - α2) thay đổi cách hỗn loạn theo thời gian Khi hiệu số pha (α1 - α2) lấy giá trị từ đến 2π khoảng thời gian quan sát Vì : Cos(   ) = ( I.16) Do I = I1 + I2 ( I.17) Như vậy, trương hợp cường độ tổng hợp tổng cường độ dao động thành phần, tức không xảy tượng giao thoa Các dao động trường hợp dao động không kết hợp Các dao động phát từ nguồn sáng thông thường hay từ điểm khác nguồn sáng dao động không kết hợp Các dao động không kết hợp giao thoa với Tóm lại muốn quan sát tượng giao thoa ánh sáng sóng giao thoa với phải sóng kết hợp dao động chúng phải thực phương II Sự phân bố cường độ sáng quan sát Giả sử ta có hai nguồn sóng kết hợp S1 S2 sinh từ nguồn điểm S, phát hai sóng kết hợp có tần số véc tơ điện trường chúng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ (dao động phương ) ta khảo sát Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa tượng giao thoa xảy tai điểm M màn, cách nguồn kết hợp S S2 nhữn khoảng r1 r2 r S S M 1 O S r 2 Hình Để đơn giản tính toán giả thiết hai sóng có biên độ (E01 =E02 =E0) (II.1) Nếu dao động S1 S2 có dạng :   E1 = E cos(t   )   E2 = E0 cos(t   ) (II.2) (II.3) Thì phương trình hai dao động M : '  2r1 E1 = E0 cos(t   1 ) (II.4) '  2r2 E = E0 cos(t   2 ) (II.5)   Dao động tổng hợp M : '  '  E = E1 + E (II.6) Vì chúng có phương biên độ nên ta có :   (r2  r1 ) E=2E0cos     (   )   (r  r ) (   )   cos t         (II.7) Như dao động tổng hợp M có biên độ :   (r2  r1 ) E0 =2E0cos     (   )    (II.8) Như biết cường độ sáng I tỉ lệ với bình phương biên độ, tức :   (r2  r1 ) I = 4E02cos2   Năm học 2012-2013   (   )    (II.9) Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Đối với sóng kết hợp hiệu số pha ban đầu (α1 - α2) không đổi, cường độ sáng điểm M khác phụ thuộc vào hiệu khoảng đường truyền r1 r2 hai sóng đến điểm M Nếu pha ban đầu α1 = α2 hai cường độ sáng điểm M xác định biểu thức :  (r2  r1 )      I = 4E02cos2  (II.10) Ta ký hiệu ( r1 – r2 ) = Δ Đại lượng Δ gọi hiệu đường truyền hai sóng ý nghĩa thấy hình vẽ Biểu thức cường độ ánh sáng M: 2  2    1  cos I = 4E0 cos   =2E0      Đại lượng δ = 2     (II.11)  hiệu số pha hai sóng điểm M, xuất khoảng đường truyền khác gây nên Bây ta khảo sát giá trị cực đại cực tiểu biểu thức cường độ sáng I a) Nếu δ = 2kπ hay Δ = kλ cường độ sáng I có giá trị cực đại Imax = 4E02 Như cường độ sáng có giá trị cực đại điểm M mà hiệu số pha hai sóng số chẵn lần π, hay hiệu đường truyền chúng số nguyên lần bước sóng b) Nếu δ = (2k+1)π hay Δ = (2k+1)λ/2 cường độ sáng I có giá trị cực tiểu tức là: Imin = Như vậy, cường độ sáng có giá trị cực tiểu nhựng điểm M mà hiệu số pha hai sóng số lẻ lần π, hay hiệu đường truyền chúng số lẻ lần nửa bước sóng Các biểu thức Imax = 4E02 Imin = điều kiện cực đại cực tiểu giao thoa tương ứng, k số nguyên lấy giá trị 0,  1,2,3 gọi bậc giao thoa Năm học 2012-2013 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Rõ ràng trường hợp 1: hai sóng giao thoa có pha nên chúng tăng cường lẫn nhau; trường hợp : chúng ngược pha với nên làm tắt lẫn Trong trường hợp biên độ sóng thành phần không (E01 ≠ E02) cường độ tai diểm M biểu diễn công thức : E02 = E012 +E022 + 2E01E02Cos 2   =(E01-E02) +4E01E02Cos 2   (II.13) Nếu Δ=kλ Imax =(E01+E02)2 Nếu Δ=(2k+1)λ/2 Imin = (E01-E02)2 Ta biểu diễn biến thiên I theo Δ sau: I (E01+E02)2 E01+E02 (E01-E02)2 π 2π 3π 4π 5π 6π Hình 7π 8π Δ   Chúng ta khảo sát trường hợp đơn giản hai sóng E1 , E2 truyền chân không (n =1, λ=λ0) Bây hai sóng truyền môi trường có chiết suất n1 sóng truyền môi trường có chiết suất n2 ta phải dùng khái niệm hiệu quang trình ( hiệu tích r i ni) thay cho hiệu đường truyền hai sóng Trong trường hợp hiệu số pha hai sóng viết dạng :  r2   2   2  r1  2  r2 n2  r1n1  , r2 n2  r1n1  hiệu quang trình 1   Nếu r2 n2  r1n1  = tức r2 n2  r1n1  δ =0 quan sát cực đại giao thoa Năm học 2012-2013 10 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa III Giao thoa Young: Năm 1801, Young tiến hành thí nghiệm khe đôi kinh điển thường trích dẫn, mang đến chứng quan trọng cho thấy ánh sáng khả kiến có tính chất sóng Ông sử dụng ánh sáng mặt trời nhiễu xạ qua khe nhỏ làm nguồn chiếu sáng bán kết hợp, ông chiếu tia sáng phát từ khe lên chắn khác chứa hai khe đặt song song nhau, ánh sáng truyền qua khe cho rơi vào chắn thứ ba Kết ông thu có chồng chập ánh sáng lên tạo thành dải mầu riêng biệt phân cách vùng tối theo trật tự định Young đặt thuật ngữ vân giao thoa để mô tả dải sáng Hình Lí thuyết bản: Hiệu đường (hiệu quang lộ): d  d1  ax D d1 F1 x d2 I a O D F2 Vị trí vân: B a Vị trí vân sáng: Năm học 2012-2013 A H Hình 11 M Sáng kiến kinh nghiệm xs  k Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa D a với k  0; 1; 2; 3 k=0:vân sáng trung tâm k=  : vân sáng bậc (đối xứng qua vân trung tâm) k=  : vân sáng bậc hai …………….…… b Vị trí vân tối :  x t   k '   D  2 a với k '  0; 1; 2; 3 k’= ; k’= -1 Vân tối thứ (đối xứng qua vân sáng trung tâm) k’ = 1; k’= -2 Vân tối bậc hai ……………………………… c.Khoảng vân: Khoảng cách hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp i Hệ : D a xs= ki ; x t  (k ' )i Cách xác định vị trí vân sáng, vân tối, tính khoảng vân, bước sóng ánh sáng , tìm số vân, tính khoảng cách vân sáng (tối)… IV Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng tương giao thoa trường hợp khe Young Giả sử mở rộng nguồn sáng S dải vô hẹp khe sáng S cho hệ vân riêng Tổng hợp tất hệ vân cho cường độ sáng chung ảnh E độ rộng L = 2b khe S thay đổi tới giá trị không quan sát vân giao thoa Thật xét khe sáng giả đơn sắc S có độ rộng 2b Giả thiết hai khe S1 S2 hẹp Ta chia khe S thành hai dải hẹp SK SK’ dải hẹp xem tâm phát sóng trung điểm A B Năm học 2012-2013 12 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Nguồn điểm A cho hệ vân có trung tâm O’ nguồn điểm B cho hệ vân có vân trung tâm O” (hình vẽ) O” S K1 A δx S B d I O’ D S K2’ Hình Vậy: AB = b Từ hai tam giác Δ ABI ΔO’O”I ta có: O’O”= δx = AB.D D  b d d (IV.1) Nếu khoảng cách vân trung tâm O’ O” hai hệ vân nửa khoảng vân i vân tối hệ trùng với vân sáng hệ vân i giao thoa biến mất: δx = (2k+1) Do : δx = (IV.2) AB.D D (2k  1)i (2k  1)D  b   a d 2a Vậy b =(2k+1) (IV.3) d (IV.4) 2a Chúng ta khảo sát quang lộ để tìm bề rộng độ chiếu sáng nguồn S lên sau: P a x b d D Hình Năm học 2012-2013 13 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Ta xem xét hiệu quang trình ánh sáng truyền từ nguồn tới điểm P a b Theo hình vẽ ta có: AS12 =     d 2 (IV.5) 2 2 Và AS2 a b =    d  2 (IV.6) 2 a b a b AS12 - AS22 =     D -     D 2 AS12 - AS22 = ab 2 2 2 AS2 –AS1 = ab ab  AS  AS1 2d (IV.7) (IV.8) a S2P =   x   D 2  Tương tự (IV.9) a  S1P =   x   D 2  S2P - S1P = (IV.10) 2ax ax  S P  S1P D (IV.11) Hiệu quang trình hai tia AS2P AS1P là: Δ1 = AS2P - AS1P = ab ax  2d D (IV.12) Áp dụng công thức (II.7) ta có véc tơ cường độ điện trường nguồn gây P có dạng: E(AP, t) = E0 cos t  2  ab ax       2d D   (IV.13) Áp dụng công thức( I.6) độ rọi điểm P ảnh là: 2  ab ax       2d D  (IV.14) 2  ab ax    }    2d D  (IV.15) I1(x,t) = 2E02 + 2E02 cos I1(x,t) = 2E02 {1 + cos Tương tự nguồn sáng B ta có: Δ2 = BS2P - BS1P = ax ab  D 2d (IV.16) Cường độ ánh sáng nguồn B gây là: I2(x,t) = 2E02 {1 + cos Năm học 2012-2013 2  ax ab     }   D 2d  14 (IV.17) Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Giả sử hai nguồn A, B không gây nên tượng giao thoa tức không thỏa mãn điều kiện kết hợp nên áp dụng công thức( I.17) ta có I(x,t) = I1(x,t) + I2(x,t) =4E02 + 2E02 { cos I(x,t) = 4E02 [1+ cos 2  ab ax  2  ax ab    + cos    }   2d D    D 2d  ab ax cos ] d D (IV.18) Như thấy từ công thức trên, độ rọi bao gồm hai thành phần không đổi biến đổi Thành phần biến đổi có biên độ A phụ thuộc vào khoảng cách hai nguồn sáng theo công thức: ab A(b) = cos d Bức tranh giao thoa biến biên độ A(b) 0: ab =0 d ab (2k  1)  với k = 0,1,2,3,4…… d cos Vậy d b =(2k+1) sáng 2a (IV.19) (IV.20) (IV.21) (IV.22) Mặt khác ΔSS1S2 ta lại có : Tan ω = a 2d (Với 2ω độ giao thoa: Được xác định tỉ số khoảng cách hai khe S1, S2 với khoảng cách từ S đến S1S2 ) Do công thức (IV.4) (IV.22) viết lại: b (2k  1) tan  (IV.23) Vì góc ω bé nên tanω ≈ sinω , nên ta : b (2k  1) sin  (IV.24) Vậy độ rộng nguồn sáng để không tượng giao thoa trường hợp khe Young là: L = 2b = Năm học 2012-2013 ( 2k  1) sin  15 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa D KẾT LUẬN CHUNG I Hiệu sáng kiến : Quả thực tế dạy lớp 12D-G thu kết sau cho làm thí nghiệm kiểm chứng: * Với a = 0,5 mm ; d = 0,4m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ = 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không tượng giao thoa LS đo 3,5mm 6,4mm 13,5mm 3,0mm 5,4mm 12,6mm d Ls=(2k+1) a * Với a = 0,5 mm ; d = 0,6m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ = 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không tượng giao thoa LS đo 5,3mm 4,01mm 13,5mm 4,0mm 3,3mm 12mm d Ls=(2k+1) a * Với a = 0,3 mm ; d = 0,6m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ = 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không tượng giao thoa LS đo 15,7mm 9,8mm 8,4mm 16,5mm 10,5mm 7,5mm d Ls=(2k+1) a Nhận xét : LS đo thực tế có giá trị gần giá trị LS đo công thức : (2k  1) a = sin  d (2k+1) Ls phụ thuộc vào d a tức phụ thuộc vào độ giao thoa ω Năm học 2012-2013 16 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa Khi đồng thời dịch chuyển A,B(tức dịch chuyển nguồn sáng S xa trục), mở rộng độ giao thoa ω (mở rộng nguồn sáng S) tranh giao thoa xuất biến cách tuần hoàn II Kiến nghị : Chúng mong Đảng ủy, Ban giám hiệu tạo điều kiện cho môn vật lí có nhiều thí nghiệm hơn, để học sinh tiếp cận với công nghệ mới, lí thuyết đôi với thực hành nhằm tạo thêm niềm tin vật lí hứng thú học tập cho học sinh Đây dạng toán lạ vừa sức với học sinh, mong góp ý tổ chuyên môn để hoàn thiện dạng toán Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Thanh hóa, ngày 10 tháng 04 năm 2013 Xác nhận tổ trưởng chuyên môn Người viết Lê Thị Phương Năm học 2012-2013 17 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa E TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Sách tập Vật lí 12 CB Bài giảng trọng tâm chương trình Vật lí 12 PGS.TS Vũ Thanh Khiết NXB Đại học Quốc gia Hà nội Phương pháp giải tập Vật lí 12 ThS Trần Thanh Bình NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Chuyên đề luyện thi Đại học Môn Vật lí Nguyễn Thanh Hải NXB Giáo Dục Website : http://thuvienvatly.com , http://www.vatlylamdong.com Quang học vật lí lượng tử : Trần Ngọc Hợi, NXB Giáo dục (2006) Vật lí đại cương A2: T S Võ Thị Thanh Hà & Th S Lê Thị Thanh Hương, Trường ĐH FPT (2005) Tập giảng quang học: Năm học 2012-2013 Kiên giang 2006 18 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng giao thoa MỤC LỤC A ĐẶT VẤN ĐỀ I Lí chọn đề tài II Đối tượng phạm vi nghiên cứu III Giả thuyết khoa học IV Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý luận vấn đề nghiên cứu II Thực trạng học sinh trường THPT DTNT Tỉnh Đặc điểm tình hình nhà trường Thực trạng việc hướng dẫn học sinh học Vật lí chương Vở lớp C NHỮNG BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Sự giao thoa- Nguồn kết hợp II Sự phân bố cường độ sáng quan sát III Giao thoa Young 11 IV Ảnh hưởng kích thước nguồn sáng tương giao thoa trường hợp khe Young 12 D KẾT LUẬN CHUNG 16 I Hiệu sáng kiến 16 II Kiến nghị 17 E TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Năm học 2012-2013 [...]... Thực trạng của việc hướng dẫn học sinh học Vật lí chương Vở lớp 4 C NHỮNG BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 5 I Sự giao thoa- Nguồn kết hợp 5 II Sự phân bố cường độ sáng trên màn quan sát 7 III Giao thoa Young 11 IV Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong hiện tương giao thoa trong trường hợp khe Young 12 D KẾT LUẬN CHUNG 16 I Hiệu quả sáng kiến ... Vậy độ rộng của nguồn sáng để không còn hiện tượng giao thoa trong trường hợp khe Young là: L = 2b = Năm học 2012-2013 ( 2k  1) 2 sin  15 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa D KẾT LUẬN CHUNG I Hiệu quả sáng kiến : Quả thực tế dạy lớp 12D-G tôi thu được kết quả sau khi cho làm một thí nghiệm kiểm chứng: * Với a = 0,5 mm ; d = 0,4m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ.. .Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa III Giao thoa Young: Năm 1801, Young tiến hành thí nghiệm khe đôi kinh điển và thường được trích dẫn, mang đến bằng chứng quan trọng cho thấy ánh sáng khả kiến có những tính chất sóng Ông sử dụng ánh sáng mặt trời nhiễu xạ qua một khe nhỏ làm nguồn chiếu sáng bán kết hợp, ông đã chiếu tia sáng phát ra từ khe... cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp i Hệ quả : D a xs= ki 1 ; x t  (k ' )i 2 Cách xác định vị trí vân sáng, vân tối, tính khoảng vân, bước sóng ánh sáng , tìm số vân, tính khoảng cách giữa các vân sáng (tối)… IV Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong hiện tương giao thoa trong trường hợp khe Young Giả sử mở rộng nguồn sáng S thì mỗi dải vô cùng hẹp trên khe sáng S sẽ cho một... trùng với vân sáng của hệ kia và vân i 2 giao thoa trên màn biến mất: δx = (2k+1) Do đó : δx = (IV.2) AB.D D (2k  1)i (2k  1)D  b   a d 2 2a Vậy b =(2k+1) (IV.3) d (IV.4) 2a Chúng ta cũng có thể khảo sát quang lộ để tìm bề rộng và độ chiếu sáng của nguồn S lên màn như sau: P a x b d D Hình 6 Năm học 2012-2013 13 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa Ta xem... để không còn hiện tượng giao thoa là LS đo được 15,7mm 9,8mm 8,4mm 16,5mm 10,5mm 7,5mm d Ls=(2k+1) a Nhận xét : LS đo được trong thực tế có giá trị gần bằng giá trị của LS đo bởi công thức : (2k  1) a = 2 sin  d (2k+1) Ls phụ thuộc vào d và a tức là phụ thuộc vào khẩu độ giao thoa ω Năm học 2012-2013 16 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa Khi đồng thời dịch... là một trong những dạng toán mới lạ nhưng vừa sức với học sinh, mong sự góp ý của tổ chuyên môn để hoàn thiện dạng toán này Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác Thanh hóa, ngày 10 tháng 04 năm 2013 Xác nhận của tổ trưởng chuyên môn Người viết Lê Thị Phương Năm học 2012-2013 17 Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa E... trí vân sáng: Năm học 2012-2013 A H Hình 4 11 M Sáng kiến kinh nghiệm xs  k Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa D a với k  0; 1; 2; 3 k=0:vân sáng trung tâm k=  1 : vân sáng bậc một (đối xứng qua vân trung tâm) k=  2 : vân sáng bậc hai …………….…… b Vị trí vân tối :  x t   k '  1  D  2 a với k '  0; 1; 2; 3 k’= 0 ; k’= -1 Vân tối thứ nhất (đối xứng qua vân sáng trung... D 2d (IV.16) Cường độ ánh sáng do nguồn B gây ra là: I2(x,t) = 2E02 {1 + cos Năm học 2012-2013 2  ax ab     }   D 2d  14 (IV.17) Sáng kiến kinh nghiệm Ảnh hưởng của kích thước nguồn sáng trong giao thoa Giả sử hai nguồn A, B không gây nên hiện tượng giao thoa trên màn tức là không thỏa mãn điều kiện kết hợp nên áp dụng công thức( I.17) ta có I(x,t) = I1(x,t) + I2(x,t) =4E02 + 2E02 { cos I(x,t)... 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không còn hiện tượng giao thoa là LS đo được 3,5mm 6,4mm 13,5mm 3,0mm 5,4mm 12,6mm d Ls=(2k+1) a * Với a = 0,5 mm ; d = 0,6m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ = 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không còn hiện tượng giao thoa là LS đo được 5,3mm 4,01mm 13,5mm 4,0mm 3,3mm 12mm d Ls=(2k+1) a * Với a = 0,3 mm ; d = 0,6m ; D =1,0 m ánh sáng đỏ có λ = 0,75µm Độ rộng nguồn sáng S để không