Giao thoa ánh sáng nhiều thành phần đơ sắc

www.nguoithay.org Giao thoa với ánh sáng nhiều thành phần Nguyễn Văn Đạt,Lạng Giang 1, Bắc Giang GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI ÁNH SÁNG NHIỀU THÀNH PHẦN ĐƠN SẮC Tôi mượn đề cụ thể để nói phương pháp làm tốn này: Đề bài: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young, ánh sáng dùng làm thí nghiệm gồm có hai thành phần đơn sắc có bước sóng 1 = 0,75µm (đỏ) 2 = 0,6µm (vàng) Khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m a Hãy mơ tả hình ảnh quan sát + Nếu dùng riêng ánh sáng đơn sắc đỏ thu hệ vân đỏ + Nếu dùng riêng ánh sáng đơn sắc vàng thu hệ vân vàng + Khi dùng hai xạ trên thu đồng thời hệ vân đỏ hệ vân vàng.Vân trung tâm hai hệ vân trùng nhau, tạo màu tổng hợp đỏ vàng Vân gọi vân trùng Ngoài vân trung tâm vân trùng, cịn có vị trí  vân trùng (ví dụ M) Vậy xuất loại vân  nhau: màu đỏ, màu vàng màu tổng hợp b Hãy xác định khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng gần màu với Yêu cầu hỏi sau: Hãy xác định khoảng cách gần hai vân trùng Phương pháp làm: hình vẽ, khoảng vân trùng có độ dài đoạn OM OM bội số i1 OM bội số i2 Vậy OM bội số chung nhỏ i1 i2 i trung  BSCNN(i1 ,i ) Vậy muốn tìm itrùng, ta cần tính i1 i2 Sau tính bội số chung nhỏ chúng Để tính bội số chung nhỏ hai số, bạn đọc lại SGK tốn lớp theo dõi qua hai ví dụ mà tơi trình bày phía sau: Áp dụng cơng thức tính khoảng vân giao thoa, ta tính được: i1 = 1,2mm i2 = 1,5mm www.nguoithay.org Giao thoa với ánh sáng nhiều thành phần Nguyễn Văn Đạt,Lạng Giang 1, Bắc Giang Để tính khoảng vân trùng, ta tính BSCNN i1 i2 cách phân tích số thành tích số nguyên tố 1,2 1,5 Ta có: 1,2 = 22.3 0,1 0,6 0,5 1,5 = 3.5 0,1 0,3 0,1 Bội số chung nhỏ 1,2 1,5 là: 22.3.0,1.5 = 0,1 Vậy khoảng vân trùng toán là: itrùng = 6mm Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân gần màu với OM = 6mm Một số tốn cịn dùng ánh sáng có màu đơn sắc Phương pháp xác định khoảng vân trùng tính bội số chung nhỏ i1, i2, i3… Ví dụ phần sau: c Trong thí nghiệm trên, thành phần ánh sáng làm thí nghiệm có thêm ánh sáng tím có bước sóng 3 = 0,4µm khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng gần nhất, màu với bao nhiêu? ta tính được: i1 = 1,2mm , i2 = 1,5mm i3 = 0,8mm Ta phân tích số thành tích thừa số nguyên tố bảng sau: Ta có: 1,2 = 22.3 0,1 1,5 = 3.5 0,1 1,2 1,5 0,8 0,8 = 0,1 0,6 0,5 0,4 Bội số chung nhỏ 1,2; 0,8 1,5 : 0,3 0,1 0,2 3.0,1.5.2 = 12 (Đó tích số số có số mũ lớn nhất) 0,1 0,1 Vậy, có thêm xạ tím, vân trung tâm tổng hợp màu: đỏ, vàng, tím Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân màu với gần 12mm Trong trường hợp này, quan sát xuất loại vân gồm: loại đơn sắc : đỏ, vàng, tím loại vân tổng hợp màu: (đỏ + vàng), (đỏ + tím) ( vàng + tím) loại vân tổng hợp màu: đỏ + vàng + tím Vì vậy, đề đặt yêu cầu , tính số vân, xác định vị trí loại vân… tốn tương đối phức tạp ( Theo tơi nghĩ điều khơng xảy ra, đề đặt yêu cầu phần c xa so với học sách rồi! ) Bây giờ, ta quay lại với kiện phần b ( khơng có màu tím) để xét vài yêu cầu gặp : d Hãy xác định số vân sáng quan sát đoạn ON = 17,65mm (Khơng tính vân sáng trung tâm) Ở trên, ta tính khoảng vân màu vàng: i1 = 1,2mm, màu đỏ (i2 = 1,5mm) khoảng vân trùng (itrung = 6mm) Nếu làm thí nghiệm với màu, ta tính số vân vàng đoạn ON 14 (là phần nguyên thương số 17,65/1,2) Số vân đỏ đoạn ON 11 ( phần nguyên thương số : 17,65/1,5) Nếu vân vàng đỏ trên, khơng có vân trùng nhau, tổng số vân đoạn ON 14 + 11 = 25 vân sáng Tuy nhiên, có số vân đỏ vàng trùng vị trí, sinh vân trùng ( vân sáng tạo vân trùng) nên số vân quan sát 25 mà 25 – Ntrùng ( với Ntrùng số vân trùng đoạn ON) Ta dễ dàng tính số vân trùng đoạn ON ( Là phần nguyên thương số 17,65/6) Vậy tổng số vân sáng quan sát đoạn ON 25 – = 23 vân sáng e Tính số vân màu đỏ quan sát đoạn CD, với CO = 5,4mm, DO = 6,73mm , C D nằm hai bên vân sáng trung tâm Giả sử ban đầu có ánh sáng đỏ Ta tính số vân đỏ đoạn CD :  CO   OD           5,    6, 73  1 = ( có vân trung tâm, nên phải cộng 1) N dobandau    i   i   1,5   1,5   d   d  Khi có ánh sáng vàng, số vân đỏ tham gia tạo thành vân trùng, nên số vân đỏ giảm Số vân trùng đoạn CD : www.nguoithay.org Giao thoa với ánh sáng nhiều thành phần Nguyễn Văn Đạt,Lạng Giang 1, Bắc Giang  CO   OD       5,    6, 73  1 = N trung           i trung   i trung  Vậy số vân đỏ đoạn CD : – = Một vài câu trích đề thi : (ÐH – 2008): Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng (Y-âng), khoảng cách hai khe 2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 1,2m Chiếu sáng hai khe ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500 nm 660 nm thu hệ vân giao thoa Biết vân sáng (trung tâm) ứng với hai xạ trùng Khoảng cách từ vân đến vân gần màu với vân C 9,9 mm D 29,7 mm A 4,9 mm B 19,8 mm (ĐH – 2009): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát 2m Nguồn sáng dùng thí nghiệm gồm hai xạ có bước sóng 1 = 450 nm 2 = 600 nm Trên quan sát, gọi M, N hai điểm phía so với vân trung tâm cách vân trung tâm 5,5 mm 22 mm Trên đoạn MN, số vị trí vân sáng trùng hai xạ D A B C (ĐH – CĐ 2010)Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc, xạ màu đỏ có bước sóng λd = 720 nm xạ màu lục có bước sóng λl (có giá trị khoảng từ 500 nm đến 575 nm) Trên quan sát, hai vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm có vân sáng màu lục Giá trị λl A 500 nm B 520 nm C 540 nm D 560 nm (ĐH – CĐ 2010)Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu sáng đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1  Trên quan sát có vân sáng bậc 12 1 trùng với vân sáng bậc 10  Tỉ số A 1 2 B C D ... dùng ánh sáng có màu đơn sắc Phương pháp xác định khoảng vân trùng tính bội số chung nhỏ i1, i2, i3… Ví dụ phần sau: c Trong thí nghiệm trên, thành phần ánh sáng làm thí nghiệm có thêm ánh sáng. .. nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng (Y-âng), khoảng cách hai khe 2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 1,2m Chiếu sáng hai khe ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có...   d   d  Khi có ánh sáng vàng, số vân đỏ tham gia tạo thành vân trùng, nên số vân đỏ giảm Số vân trùng đoạn CD : www.nguoithay.org Giao thoa với ánh sáng nhiều thành phần Nguyễn Văn Đạt,Lạng