Phân loại và cách giải một số bài toán về giao thoa ánh sáng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN HOÀNG ANH PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƠN LA, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN HOÀNG ANH PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG Chuyên ngành: Vật lí đại cƣơng KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Thanh Lâm SƠN LA, NĂM 2017 Lời cảm ơn Khóa luận hoàn thành với quan tâm, hướng dẫn tận tình ThS Nguyễn Thanh Lâm Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo, cô giáo Khoa Toán – Lý – Tin, Phòng Khoa học, Công nghệ Hợp tác quốc tế, Thư viện Trường Đại học Tây Bắc tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực khóa luận Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn sinh viên tập thể lớp K54 ĐHSP Vật Lí động viên, đóng góp ý kiến, giúp đỡ thực hoàn thành khóa luận Mặc dù việc nghiên cứu hoàn thành kết nghiên cứu đầu tay với vốn kinh nghiệm ỏi nên không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo toàn thể bạn đọc để khóa luận hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn ! Sơn La, ngày 14 tháng 05 năm 2017 Người thực Nguyễn Hoàng Anh MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU 1 Lí chọn khóa luận Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Đóng góp khóa luận Cấu trúc khóa luận PHẦN II: NỘI DUNG CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN I Khái niệm tập vật lí II Mục đích, ý nghĩa tập vật lí III Vai trò tập vật lí IV Phân loại tập vật lí Phân loại theo nội dung 1.1 Bài tập có nội dung lịch sử 1.2 Bài tập có nội dung cụ thể, trừu tượng 1.3 Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp 1.4 Bài tập vui Phân loại theo phương thức cho điều kiện phương thức giải 2.1 Bài tập định tính 2.2 Bài tập định lượng 2.3 Bài tập thực nghiệm 2.4 Bài tập đồ thị Phân loại theo trình độ phát triển tư 3.1 Bài tập luyện tập 3.2 Bài tập sáng tạo V Cơ sở định hướng giải tập vật lí Hoạt động giải tập vật lí Phương pháp giải tập vật lí 2.1 Phương pháp phân tích 2.2 Phương pháp tổng hợp Các bước chung giải tập vật lí Tiêu chuẩn lựa chọn hệ thống tập vật lí 10 Tiểu kết 11 CHƢƠNG II: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN 12 Khái niệm tượng giao thoa ánh sáng 12 Định nghĩa ánh sáng đơn sắc 12 Định nghĩa ánh sáng trắng 12 Điều kiện để có giao thoa ánh sáng 12 Thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng 13 Các công thức giải tập giao thoa ánh sáng 14 Giao thoa với lưỡng lăng kính Fresnel 21 Bước sóng màu sắc ánh sáng 22 Chiết suất môi trường bước sóng ánh sáng 22 CHƢƠNG III: PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁCH GIẢI DẠNG I: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC 24 Dạng I.1 Xác định khoảng vân – vị trí vân sáng – vị trí vân tối, khoảng cách hai vân cho trước 24 Dạng I.2: Xác định loại vân, bậc vân vị trí M có tọa độ xM cho trước 27 Dạng I.3 Tìm số vân sáng, vân tối quan sát vùng giao thoa 30 Dạng I.4 Xác định bước sóng ánh sáng 33 Dạng I.5 Giao thoa ánh sáng môi trường đồng có chiết suất n > 36 Dạng I.6 Sự di chuyển hệ vân giao thoa nguồn sáng di chuyển 39 Dạng I.7 Sự di chuyển hệ vân giao thoa có mặt song song mỏng 43 (bề dày e, chiết suất n) phía sau khe 43 DẠNG II: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG 47 Dạng II.1 Giao thoa ánh sáng với ánh sáng trắng, xác định bề rộng quang phổ bậc k 47 Dạng II.2 Giao thoa ánh sáng với ánh sáng trắng, tìm xạ cho vân sáng vân tối M có tọa độ xM 51 Dạng II.3 Giao thoa ánh sáng với hai hay nhiều xạ đơn sắc, tìm vị trí có trùng vân sáng đơn sắc? Tính khoảng cách hai vân màu với vân trung tâm 55 DẠNG III: GIAO THOA VỚI LƢỠNG LĂNG KÍNH FRESNEL 61 CHƢƠNG IV: BÀI TẬP LUYỆN TẬP 68 PHẦN III: KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHẦN I: MỞ ĐẦU Lí chọn khóa luận Vật lí học môn khoa học làm tảng cung cấp sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng Môn vật lí 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, đặc biệt việc vận dụng công thức, định luật vào làm tập vật lí Lí dẫn tới khó khăn học sinh là: Thứ nhất: Do đặc thù môn học vật lí, đại lượng biểu diễn kí hiệu công thức vật lí, từ giá trị giải tập, học sinh cần phải tái ý nghĩa vật lí đại lượng tương ứng Thứ hai: Do thời gian tiết học lí thuyết có hạn nên học sinh lúc vừa quan sát tượng vừa khái quát ghi nhớ vận dụng kiến thức tiếp thu để giải tập, mà phân phối chương trình số tiết tập lại Đa phần em tiếp thu phần lí thuyết mà điều kiện vận dụng luyện tập lớp gặp tập đòi hỏi phải có suy luận em lúng túng giải trở nên chán thường có tư tưởng chờ thầy giải chép Thứ ba: Trong giai đoạn giáo dục môn vật lí môn thi trắc nghiệm, đề thi trắc nghiệm thời lượng ngắn lại nhiều câu hỏi, yêu cầu học sinh phải giải nhanh đáp án xác Vậy phải làm để giúp học sinh vượt qua khó khăn học làm tập vật lí? Có nhiều biện pháp giáo viên sử dụng phối hợp nhằm tạo hứng thú, khắc sâu kiến thức cho học sinh giúp học sinh học tốt môn Vật lí như: phần lí thuyết giảng dạy ngắn ngọn, xúc tích, liên hệ nhiều với thực tiễn, tập yêu cầu học sinh tự học, biện pháp thiếu trình giảng dạy tổng hợp kiến thức để phân loại dạng tập chương, đồng thời hướng dẫn cách giải cụ thể cho dạng Việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải làm cụ thể hóa lượng kiến thức chương giúp em học sinh củng cố kiến thức chủ động tìm cách giải nhanh nhất, hiệu làm tập Xuất phát từ thực tế trên, với số kinh nghiệm trình giảng dạy qua tham khảo số tài liệu, chọn đề tài “PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG” để giúp em học sinh hiểu bài, nhanh chóng nắm cách giải chủ động gặp tập dạng Bài tập Giao thoa ánh sáng có nhiều dạng Trong nội dung viết tập trung vào dạng tập giao thoa ánh sáng với khe Young lưỡng lăng kính Fresnel Mục đích nghiên cứu - Nắm kiến thức chung sóng ánh sáng tượng giao thoa ánh sáng - Đưa phương pháp giải số toán đặc trưng cho tượng giao thoa ánh sáng đơn sắc ánh sáng trắng, lưỡng lăng kính Fresnel Nhiệm vụ nghiên cứu Trong trình nghiên cứu phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu sở lí thuyết tượng giao thoa ánh sáng - Tìm phân loại số tập tượng giao thoa ánh sáng Nêu cách giải rút kết luận Đối tƣợng nghiên cứu Hiện tượng giao thoa ánh sáng ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng, lưỡng lăng kính Fresnel Phạm vi nghiên cứu Hiện tượng giao thoa ánh sáng Giả thuyết khoa học Nếu đề tài nghiên cứu thành công góp phần tăng thêm kiến thức cho thân phần nghiên cứu Và tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành sư phạm vật lí Phƣơng pháp nghiên cứu Trong khóa luận này, sử dụng phương pháp sau: - Tra cứu tài liệu xử lí toán học - Tổng hợp, phân loại giải tập Đóng góp khóa luận Trong trình hoàn thiện khóa luận giúp rèn luyện thêm phần kĩ phân loại tập vật lí kĩ sử dụng lí thuyết vào việc giải tập cụ thể Cấu trúc khóa luận Phần I: Mở đầu Phần II: Nội dung Chương I: Cơ sở lí luận Chương II: Một số kiến thức Chương III: Phân loại dạng tập cách giải Chương IV: Bài tập luyện tập Phần III: Kết luận PHẦN II: NỘI DUNG CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN I Khái niệm tập vật lí Bài tập vật lí yêu cầu đặt cho người học, người học giải dựa sở lập luận logic, nhờ phép tính toán, thí nghiệm, dựa kiến thức khái niệm, định luật thuyết vật lí II Mục đích, ý nghĩa tập vật lí - Quá trình giải tập vật lí trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lí đề cập, dựa vào kiến thức vật lí để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, người học củng cố lí thuyết tìm lời giải cách xác, mà hướng cho người học cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập vật lí làm cho người học hiểu sâu sắc quy luật vật lí, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tự giải vấn đề - Muốn giải tập vật lí, người học phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp… để xác định chất vật lí Vì vậy, việc giải tập vật lí phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ người học III Vai trò tập vật lí Thông qua dạy học tập vật lí, người học nắm vững cách xác, sâu sắc toàn diện quy luật vật lí, tượng vật lí, biết cách phân tích chúng ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng người học Bài tập vật lí sử dụng phương tiện độc nghiên cứu tài liệu trang bị kiến thức cho người học Trong trình giải tình cụ thể tập đề ra, người học có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho người học lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc Bài tập vật lí phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng  18   MN   Số vân tối quan sát được: NT    2.0,6   30 (vân)  2i    b Giả sử tọa độ x  3,3mm có vân sáng bậc k xạ với bước sóng  Do ánh sáng nằm vùng nhìn thấy có bước sóng : min  0,40m    0,76m   max  a.x a.x 2.3,3 2.3,3 k  k 3  max D  D 0,76.10 2.10 0,4.103.2.103  4,34  k  8,25 Do k  Z nên ta có bảng giá trị k  là: k k a.x (m) D 0,66 0,55 0,471 0,412 67 CHƢƠNG IV: BÀI TẬP LUYỆN TẬP Dạng I.1 Xác định khoảng vân, vị trí vân sáng, vị trí vân tối, khoảng cách hai vân cho trƣớc Bài Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng khe S1S2 chiếu ánh sáng có bước sóng   0,54m Biết khoảng cách hai khe 1,35mm Khoảng cách từ hai khe đến 1m a Tính khoảng vân b Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối thứ Đáp số: i  0,4(mm) , xs5  2(mm), xt5  1,8(mm) Bài Trong thí nghiệm giao thoa Y- âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc bước sóng  người ta đặt quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng D khoảng vân 1mm Khi khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng hai khe D  D D  D khoảng vân thu tương ứng 2i i Nếu khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng hai khe D  3D khoảng vân bao nhiêu? Đáp số: 2(mm) Bài Trong thí nghiệm giao thao ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng có bước sóng   0,75m , biết S1S2  a  0,5(mm) , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D  1m Tính khoảng cách vân sáng bậc vân sáng bậc bên so với vân trung tâm Đáp số: 3(mm) Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bước sóng ánh sáng  , khoảng cách từ hai khe đến quan sát D Biết khoảng cách hai khe a  2a khoảng vân 3mm, khoảng cách hai khe a  3a khoảng vân 4mm Khi khoảng cách hai khe a khoảng vân bao nhiêu? Đáp số: 10 (mm) 68 Dạng I.2 Xác định loại vân, bậc vân vị trí M có tọa độ xM cho trƣớc Bài Trong thí nghiệm giao thao ánh sáng đơn sắc, ban đầu khoảng cách mặt phẳng khe D, di chuyển lượng D điểm M ảnh quan sát vân sáng bậc k 4k Khi giảm khoảng cách quan sát mặt phẳng hai khe xuống 4/5 khoảng cách ban đầu M quan sát vân sáng gì? Đáp số: Vân sáng bậc 2k Bài Trong thí nghiệm Y- âng, S1S2 cách 1mm, quan sát cách chứa hai khe S1S2 2,4m Ánh sáng dùng thí nghiệm có bước sóng   0,55m M N hai điểm quan sát phía so với vân có khoảng cách đến vân 2,5mm 9,2mm Giữa M N có vân tối? Đáp số: vân tối Dạng I.3 Tìm số vân sáng, vân tối quan sát đƣợc vùng giao thoa Bài (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp chiếu sáng ánh sáng đơn sắc Khoảng vân 1,2mm Trong khoảng hai điểm M N phía so với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm mm 4,5 mm, quan sát được: A vân sáng vân tối B vân sáng vân tối C vân sáng vân tối D vân sáng vân tối Đáp số: A Bài Tiến hành giao thoa ánh sáng đơn sắc với hai khe Y- âng cách 2mm, khoảng cách từ hai khe tới quan sát 2m Biết ánh sáng giao thoa, có bước sóng   0,5m M,N hai điểm nằm trường giao thoa có OM = 12,3mm, ON = 5,2mm Hỏi số vân sáng số vân tối quan sát đoạn MN bao nhiêu, xét hai trường hợp: a M N nằm khác phía với qua vân trung tâm b M N nằm phía với qua vân trung tâm 69 Đáp số: a Số vân sáng: 36 (vân); số vân tối 35 (vân) b Số vân sáng: 14 (vân); số vân tối 15 (vân) Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, khe S1, S2 chiếu ánh sáng có bước sóng   0,54m Biết khoảng cách hai khe 1,35mm Khoảng cách từ hai khe đến 1m Bề rộng trường giao thoa 1,25cm Số vân quan sát trường giao thoa bao nhiêu? Đáp số: 63 (vân) Bài Trong thí nghiệm Young giao thoa anh sáng, khoảng cách hai khe 2mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát 1,5mm Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng   0,6m Xét khoảng MN màn, với MO = 5mm, ON = 10mm Hỏi MN có vân sáng, vân tối Đáp số: Trên MN có 34 vân sáng, 33 vân tối Dạng I.4 Xác định bƣớc sóng ánh sáng Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m Trong khoảng rộng 12,5mm có 13 vân tối biết đầu vân tối đầu vân sáng Bước sóng ánh sáng đơn sắc bao nhiêu? Đáp số:   0,5m Bài Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng  , khoảng cách hai khe hẹp a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến quan sát 2m Tại điểm M cách vân sáng trung tâm 6mm, có vân sáng bậc Khi thay đổi khoảng cách hai khe đoạn 0,2mm cho vị trí vân sáng trung tâm không thay đổi M có vân sáng bậc Tính bước sóng ánh sáng bao nhiêu? Đáp số:   0,6m Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe sáng 1,2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe sáng 2,5m Trên quan sát, khoảng cách lớn từ vân sáng bậc đến vân tối 70 thứ 6,875mm Bước sóng ánh sáng thí nghiệm bao nhiêu? Đáp số:   0,6(mm) Bài Thí nghiệm giao thoa ánh sáng ánh sáng đơn sắc, a  0,6mm;D  1mm Từ vị trí ban đầu, tịnh tiến quan sát đoạn 25cm lại gần mặt phẳng chứa hai khe khoảng vân 0,8mm Tính bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm Đáp số:   0,48m Dạng I.5 Giao thoa ánh sáng môi trƣờng đồng có chiết suất n > Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y- âng , hai khe cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng   0,6m , quan sát cách hai khe 2m Sau đặt toàn thí nghiệm vào nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát bao nhiêu? Đáp số: i  0,3(mm) Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc Khi tiến hành không khí người ta đo khoảng vân 2mm Đưa toàn hệ thống vào chất lỏng có chiết suất n, khoảng vân đo 1,5mm Tính chiết suất n Đáp số: n  Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  Khoảng cách hai khe đến D Khi thực thí nghiệm không khí ta thu khoảng vân i  1mm với khoảng cách hai khe a  1,5mm Khi thực thí nghiệm nước có chiết suất n  ta thu khoảng i’ Tính tỉ số khoảng cách vân sáng bậc so với vân sáng trung tâm hai trường hợp Đáp số: x1  x2 Bài Khi hệ giao thoa đặt không khí, người ta thấy có hai điểm M,N đối 71 xứng qua vân sáng trung tâm, M nằm vân sáng bậc Nếu đặt hệ giao thoa nước có chiết suất n  / đoạn M,N có vân sáng, vân tối Đáp án: 16 vân tối, 17 vân sáng Dạng I.6 Sự di chuyển hệ vân giao thoa nguồn sáng di chuyển Bài Hai khe hẹp F1 F2 song song cách khe sáng hẹp đơn sắc F khoảng D'  1m Khoảng cách khe F1 F2 a  2mm Trên ảnh đặt song song cách khe Young khoảng D  0,8m ta đo khoảng cách 10 vân sáng liên tiếp 2,7cm a Tính bước sóng ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm b Di chuyển khe F khoảng b  3mm theo phương song song với mặt phẳng khe F1, F2 hệ vân thay đổi nào? Đáp án: a   0,75.106 (m) ; b Hệ vân di chuyển ngược chiều với chiều di chuyển F đoạn 2,4mm Bài Một khe hẹp phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,5 μm chiếu sáng khe hẹp F1 F2 song song cách F khoảng D’ = 0,5m Khoảng cách F1 F2 a = 0,5mm Màn ảnh đặt cách khe khoảng D = 1m Trên ảnh có hệ vân giao thoa Tính bề rộng khe F để không nhìn thấy hệ vân giao thoa Đáp số: 0,5.103 (m) Bài Một nguồn sáng đơn sắc S cách khe Young 0,1m phát xạ đơn sắc có bước sóng   0,6m , hai khe sáng S1, S2 cách a = 2mm, quan sát cách hai khe D = 2m a Tìm số vân sáng quan sát giao thoa trường có bề rộng L = 25,8mm b Cho nguồn sáng S di chuyển theo phương S1S2 phía S1 đoạn 2mm hệ vân giao thoa E di chuyển theo chiều nào? Một đoạn bao nhiêu? Đáp số: a Số vân sáng là: 43 (vân) (kể vân sáng trung tâm) b Màn E di chuyển ngược chiều di chuyển nguồn sáng khoảng 72 x o  40(mm) Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y- âng, khoảng cách hai khe S1S2 0,2mm, khoảng cách từ hai khe tới quan sát D  1m Dịch chuyển nguồn sáng S đoạn 2mm theo phương vuông góc với trục đối xứng hệ, hệ thống vân dịch chuyển nào? Biết khoảng cách từ nguồn s đến hai khe S1S2 D'  20cm Đáp số: x o  10(mm) Dạng I.7 Sự di chuyển hệ vân giao thoa có mặt song song mỏng (bề dày e, chiết suất n) phía sau khe Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y- âng, khoảng cách hai khe S1S2 0,5mm, khoảng cách từ hai khe tới quan sát D  2m Khoảng cách vân sáng liên tiếp cạnh 1,2 cm Chắn sau khe S1 thủy tinh phẳng mỏng, chiết suất n  1,5 thấy vân sáng bị dịch đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu Tính chiều dày thủy tinh Đáp số: e  24( m) Bài Trong thí nghiệm Young có khoảng cách hai khe S1S2  a  1mm , khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 2m Nguồn S phát ánh sáng trắng vân trung tâm nằm O Đặt mỏng bề dày e  16mm trước khe S1 Bản có chiết suất n  1,4 a Tính độ dịch chuyển vân trung tâm b Có vân sáng vân tối nằm vị trí vân trung tâm cũ Đáp số: a x o  12,8(m) ; b Có 10 vân sáng ứng với k  11,12, ,20 , có vân tối ứng với k  12,13, ,20 Bài Hai khe hẹp song song F1, F2 cách a  1mm chiếu sáng khe sáng F nằm song song cách F1, F2 Trên ảnh đặt song song cách xa khe Y- âng khoảng D  1m có vân màu đơn sắc mà vân cách F1, F2 Đặt thủy tinh chiết suất n  1,5 , bề dày e  0,1mm chắn 73 sau khe F1 thấy vân sáng dịch chuyển nào? Đáp số: Vân sáng lệch phía F1 khoảng 5cm Bài Đặt song song đường ánh sáng phát từ hai nguồn kết hợp có bước sóng   0,6m để tạo dời hệ vân giao thoa Ta thấy hệ vân dời 3,2 vân Biết chiết suất n  1,6 Hãy cho biết hệ vân dời theo chiều dày bao nhiêu? Đáp số: Hệ vân dời phía nguồn có đặt mặt song song, bề dày bản: e  3,2m Dạng II.1 Giao thoa ánh sáng với ánh sáng trắng, xác định bề rộng quang phổ bậc k Bài Thí nghiệm giao thoa ánh sáng có a  1mm,D  2m Chiếu vào hai khe đồng thời hai xạ có bước sóng 1  0,72m   0,56m Trong khoảng rộng L qua sát vân sáng có màu trùng với vân trung tâm (hai vân sáng nằm khoảng rộng L) Khoảng rộng L có giá trị bao nhiêu? Đáp số: x  60,48(mm) Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng với nguồn ánh sáng trắng, hai khe hẹp cách 1mm Khoảng cách vân sáng bậc ánh sáng màu đỏ có bước sóng dài ( d  0,766m ) vân sáng bậc ánh sáng màu tím có bước sóng ngắn (  t  0,38m ) màn, lúc đầu đo 0,38mm Khi dịch xa hai khe thêm đoạn bề rộng quang phổ bậc đo 0,57mm Màn dịch chuyển đoạn bao nhiêu? Đáp số: 50cm Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 2mm, khoảng cách từ hai khe tới 2m Nguồn S phát ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 720nm Vùng phủ quang phổ bậc hai quang phổ bậc bao nhiêu? Đáp số: x  0,38(mm) 74 Bài Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a  0,3mm , khỏang cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D  2m Hai khe chiếu ánh sáng trắng Khoảng cách từ vân sáng bậc màu đỏ ( λđ= 0,76μm) đến vân sáng bậc màu tím ( λt = 0,4μm ) phía vân trung tâm bao nhiêu? Đáp số: x  2,4(mm) Dạng II.2 Giao thao với ánh sáng trắng, tìm xạ cho vân sáng vân tối M có tọa độ xM Bài Một khe hẹp F phát ánh sáng trắng chiếu sáng hai khe F1, F2 cách 1,5mm Màn M quan sát vân giao thoa cách mặt phẳng hai khe khoảng 1,2m a Tính khảng vân i1 i2 cho hai xạ giới hạn 750nm 400nm phổ khả kiến b Ở điểm A M cách vân 2mm có vân sáng xạ vân tối xạ nào? Đáp số: a i1  0,6.103 (m);i  0,32.103 (m) b Các xạ cho vân sáng A k  4,5,6 ứng với 1  0,625.10 (m) ,   0,5.106 (m) , 3  0,416.106 (m) Các xạ cho vân tối A k  3,4,5 ứng với 1'  0,71.106 (m); 2'  0,55.106 (m) ; 3'  0,45.106 (m) Bài Thực thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, Khoảng cách hai khe 1mm, quan sát đặt song song với mặt phẳng chứa hai khe cách hai khe 2m Chiếu sáng hai khe ánh sáng trắng có bước sóng 0,4m    0,75m Tính bước sóng lớn xạ cho vân tối N màn, cách vân trung tâm 12mm Đáp số:   705(nm) Bài Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, cho khoảng cách hai 75 khe 1mm, từ hai khe đến 1m, ta chiếu vào khe đồng thời xạ 1  0,4m  , giao thoa người ta đếm bề rộng L  2,4mm có tất cực đại 1  có cực đại trùng nhau, biết số cực đại trùng hai đầu Tính  ? Đáp số:   0,6m Bài Dùng ánh sáng trắng chiếu vào hai khe hẹp song song cách 2mm Trên ảnh cách hai khe hẹp 2m người ta thu hệ vân giao thoa có vân sáng màu trắng Khoét ảnh khe M vân 3mm ta quan sát máy quang phổ thấy vạch sáng màu nào? Cho biết ánh sáng trắng gồm ánh sáng đơn sắc có bước sóng khoảng 0,4m    0,75m Đáp án: Thấy vạch sáng màu tím, chàm, lục, đỏ Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc, xạ màu đỏ có bước sóng 720nm xạ màu lục có bước sóng  (có giá trị khoảng từ 500nm đến 575nm) Trên quan sát, hai vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm, có vân sáng màu lục Tính  ? Đáp số:   560(nm) Dạng II.3 Giao thoa ánh sáng với hai hay nhiều xạ đơn sắc, tìm vị trí có trùng vân sáng đơn sắc? Tính khoảng cách hai vân màu với vân trung tâm Bài Thực giao thoa ánh sáng với hai khe Young Nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1  0,45m   0,6m Biết rằng, khoảng cách hai vân sáng liên liếp xạ 1,5mm a Tính khoảng cách ngắn hai vân sáng màu với vân trung tâm quan sát b Nếu bề rộng vùng giao thoa quan sát 20mm có vân màu thế? 76 Đáp số: a x  4,5(mm) ; b Có vân trùng màu với vân trung tâm Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a  0,4m , khoảng cách từ hai khe đến quan sát D  1m Nguồn S phát đồng thoừi xạ có bước sóng 1  0,4m; 2  0,5m; 3  0,6m Trên khoảng từ M đến với MN  6cm có vân màu với vân trung tâm biết M N hai vân màu với vân trung tâm Đáp số: 4(vân) Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 1,5mm Chiếu đến hai khe đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1  0,63m  chưa biết Gọi M, N hai điểm quan sát, đối xứng với qua vân trung tâm cho MN  18,9mm Trong đoạn MN người ta đếm 23 vạch sáng vạch kết trùng hai hệ vân hai vạch trùng nằm đoạn MN Tính  ? Đáp số:   0,45m Bài Trong thí nghiệm Y- âng có khoảng cách hai khe S1S2 0,8mm, khoảng cách mặt phẳng chứa hai khe S1S2 đến 1,6m Trong nguồn S chứa đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1  0,45m;   0,63m Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến điểm gần ánh sáng bị triệt tiêu bao nhiêu? Đáp số: x  3,15(mm) Bài Thực giao thoa ánh sáng, thực đồng thời vơi hai xạ đơn sắc có bước sóng 1;  , khoảng vân tương ứng thu i1  0,48mm i Hai điểm A,B cách 34,56mm AB vuông góc với vân giao thoa Biết A B hai vị trí mà hai hệ vân cho vân sáng Trên đoạn AB quan sát 109 vân sáng có 19 vân sáng màu với vân sáng trung tâm Giá trị i là? 77 Đáp số: i2  0,64(mm) Dạng III Giao thoa với lƣỡng lăng kính Fresnel Bài Cho lưỡng lăng kính Fresnel, gồm hai lăng kính giống nhau, đáy dán với chất nhựa suốt, lăng kính có góc chiết quang A  1o có chiết suất n  1,5 Trước lăng kính người ta đặt khe sáng hẹp S song song với cạnh lăng kính nằm mặt phẳng chứa đáy lăng kính Khoảng cách từ khe sáng S đến lưỡng lăng kính d1  20cm , cách lưỡng lăng kính d  6m đặt quan sát E vuông góc với trục đối xứng hệ thống Đáy lăng kính có bề dày không đáng kể a Tính bề rồng miền giao thoa b Tính khoảng vân khe sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng   0,56m c Trên bề mặt hai lăng kính người ta phủ lớp nhựa suốt mỏng có mặt song song có chiết suất n '  1,696 Khi hệ thống vân E dịch chuyển đoạn 8,1mm Tính bề dày lớp nhựa Đáp số: a L  10,5.102 (m) ; b i  0,994.103 (m)  1(mm) ; c e  6,4(m) Bài Để xác định độ lớn góc tù  (gần 180o) lăng kính, người ta bố trí sơ đồ giao thoa hình vẽ Bức xạ đơn sắc có bước sóng 1  0,633m rọi lên khe hẹp S tạo chùm sáng phân kì sau khe, chùm rọi lên đáy lăng kính Tong khoảng MN  3,8mm mà đặt cách lăng kính khoảng d  1,2m có vân tối M, N vân sáng  M S1 S  S2 N E 78 a Giải thích tượng Tính góc  lăng kính, biết khe S cách lăng kính khoảng d'  30cm Chiết suất thủy tinh ứng với 1 n1  1,5 b Giữ nguyên cách bố trí thí nghiệm, rọi lên khe S chùm sáng đơn sắc 2  0,515m thu hệ vân có khoảng vân i2  0,35mm Xác định chiết suất n thủy tinh làm lăng kính xạ Đáp số: a   179o15' ; b n  1,55 Bài Có hai lăng kính tam giác vuông góc thủy tinh chiết suất n  1,5 góc chiết quang A  3.103 rad , ghép sát hai đáy với Trước hai lăng kính 20cm có khe sáng đơn sắc S nằm đường thẳng qua chỗ tiếp xúc hai đáy song song với cạnh hai lăng kính Phía sau hai lăng kính 1m đặt E vuông góc với đường thẳng a Tính bề rộng miền giao thoa E b Ánh sáng từ S phát có bước sóng   0,55m Tìm khoảng vân số vân quan sát Đáp số: a L  3(mm) ; b i  0,55(mm) , số vân sáng: (vân) 79 PHẦN III: KẾT LUẬN Với nỗ lực cố gắng cao, giúp đỡ tận tình thầy, cô giáo môn Vật lí trường Đại học Tây Bắc bạn sinh viên Về đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ khóa luận Quá trình xây dựng khóa luận đạt số kết quả: - Phân loại dạng tập vật lí giao thoa ánh sáng nhiệm vụ đề - Nêu phương pháp giải cho dạng tập cụ thể có kèm theo tập mẫu tập vận dụng - Đề cách giải cho loại tập Tuy nhiên, tập vật lí phương pháp giải đa dạng Các tập phương pháp giải nêu số dạng thông thường, phổ biến mà trình làm tập thường gặp, giúp bạn sinh viên rèn luyện thêm kĩ giải tập Ngoài sinh viên cần phải tham khảo thêm nhiều sách, nhiều phương pháp dạng tập mở rộng, nâng cao nhằm phát triển kĩ năng, kĩ xảo, khả tư duy… Khóa luận viết với mục đích giúp ích cho việc giải tập bạn sinh viên Hy vọng góp phần giúp sinh viên ôn tập, nắm vững kiến thức bản, rèn luyện kĩ giải tập, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, phát triển khả tưu duy… Trong khuôn khổ thời gian nghiên cứu khóa luận, với kinh nghiệm nghiên cứu khoa học lực hạn chế, trình thực khóa luận nhiều thiếu sót chưa qua ứng dụng thực tế nên mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô bạn để khóa luận hoàn thiện 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Quang học, Trường đại học Tây Bắc Lương Duyên Bình, Sách giáo khoa Sách tập vật lí 12 có bản, Nhà xuất giáo dục Việt Nam Nguyễn Văn Công (2016), Bộ đề luyện thi THPT quốc gia, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Sách giáo khoa Sách tập Vật lí 12 nâng cao, Nhà xuất giáo dục Việt Nam Vũ Thanh Khiết (2012), Kiến thức nâng cao vật lí THPT tập 3, Nhà xuất Hà Nội Đỗ Hương Trà (2009), Dạy học tập vật lí trường phổ thông, Nhà xuất Đại học Sư phạm 81 ... thuyết tượng giao thoa ánh sáng - Tìm phân loại số tập tượng giao thoa ánh sáng Nêu cách giải rút kết luận Đối tƣợng nghiên cứu Hiện tượng giao thoa ánh sáng ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng,... tìm cách giải nhanh nhất, hiệu làm tập Xuất phát từ thực tế trên, với số kinh nghiệm trình giảng dạy qua tham khảo số tài liệu, chọn đề tài “PHÂN LOẠI VÀ CÁCH GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH. .. giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm khẳng định ánh sáng có tính chất sóng - Miền không gian có giao thoa ánh sáng gọi trường giao thoa Định nghĩa ánh sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không