Giao thoa ánh sáng bằng khe i âng thay đổi cấu trúc

MỤC LỤC Nội dung MỞ ĐẦU a Lí chọn đề tài b Mục đích nghiên cứu c Đối tượng nghiên cứu d Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề a) Các sáng kiến kinh nghiệm b) Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 3.KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Trang 1 1 1 3 13 13 14 14 14 MỞ ĐẦU a Lí chọn đề tài Trong tình hình nay, giáo dục vấn đề toàn xã hội quan tâm Đặc biệt chất luợng giáo dục nhà trường nói chung cấp THPT nói riêng Thời kỳ hội nhập giáo dục có thay đổi toàn diện mục tiêu nhằm phát huy tính tích cực, chủ động học tập học sinh, tạo nên hệ học sinh có khả hiểu biết sâu sắc lí luận từ vận dụng linh hoạt lí luận vào thực tế Một nhiệm vụ chương trình Vật lý phổ thông cải cách giáo dục phổ thông “Bồi dưỡng kỹ phương pháp giải tập vật lý” thông qua việc giải tập để bồi dưỡng nâng cao kiến thức cho học sinh, đặc biệt học sinh lớp 12, bồi dưỡng học sinh giỏi Việc nắm chất phương pháp giải toán vật lý để giải hệ thông toán vật lý việc cần thiết toán giao thoa khe Y-ÂNG túy khe Y-ÂNG nâng cao có thay đổi cấu trúc lớp 12 cần thiết phù hợp với xu cải cách giáo dục nay, đặc biệt hình thức thi trắc nghiệm Mặt khác toán thầy cô giáo đề cập đến đề thi, dừng lại toán tản mạn chưa có hệ thống cách nhìn tổng quát toán Vì lí chọn đề tài : “GIAO THOA ÁNH SÁNG BẰNG KHE Y-ÂNG THAY ĐỔI CẤU TRÚC ” b Mục đích nghiên cứu -Qua đề tài giúp em học sinh có điều kiện tiếp xúc với kiểu mới, hiểu sâu sắc tượng giao thoa khe Y-Âng thay đổi cấu trúc - Có hệ thống cách giải loại toán phù hợp c Đối tượng nghiên cứu Các toán giao thoa khe Y-Âng thay đổi cấu trúc lớp 12 d Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: + Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết để đưa cách giải hệ thống toán + Phương pháp điều tra khảo sát thực tế + Phương pháp thu thập thông tin + Phương pháp thống kê xử lí số liệu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Thực tế giao thoa ánh sáng khe Y-Âng chứng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng, tức ánh sáng có giao thoa kết tạo vân sáng vân tối ta quan sát tượng giao thoa ánh sáng khe YÂng Vấn đề bàn sâu tượng làm nào? hay có cách để làm thay đổi chất tượng kết hệ thống vân giao thoa, vị trí vân sáng, vân tối có thay đổi nào, công thức tính -Với khe giao thoa Y-Âng túy: Được thực không khí (chiết suất nkk = 1) khe S (nguồn sáng S) cách hai khe S1 S2 + Hiệu đường hai sóng ánh sáng kết hợp đến điểm M quan sát có tọa độ x là: d − d1 = a.x D + Tại M vân sáng hai ánh đến gặp M dao động pha để tăng cường lẫn d − d1 = k λ với ( k số nguyên k = 0, 1, 2,  Công thức xác định vị trí vân sáng x = k λ.D a + Tại M vân tối hai ánh đến gặp M dao động ngược pha để triệt tiêu lẫn d − d1 = (k + )λ với ( k số nguyên k = 0, 1, 2, λ D a  Công thức xác định vị trí vân tối x = (k + ) + Khoảng vân ( khoảng cách hai vân sáng liên tiếp khoảng cách hai vân tối liên tiếp) i = x = λ D a - Với khe giao thoa Y-Âng thay đổi cấu trúc ta cần thay đổi hiệu đường d − d1 khoảng vân i nhiều cách khác như: dịch chuyển nguồn sáng S, đặt tước khe S1 khe S2 mỏng song song bề dày e chiết suất n hai khe hai mỏng có chất khác nhau, giao thoa môi trường chiết suất n > 1… 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong chương trình cải cách giáo dục chương trình giáo dục phổ thông Bộ môn Vật Lí có vị trí quan trọng tương quan ngành khoa học, lĩnh vực khoa học tự nhiên.Trong trình dạy học việc giảng dạy nội dung lý thuyết việc hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức rèn luyện phát triển tư cho HS vấn đề quan trọng Việc vận dụng kiến thức giúp HS nhớ kỹ nhớ lâu kiến thức học, tìm mối liên hệ kiến thức mà em học với thực tiễn, vận dụng kiến thức em học vào sống kỹ thuật, rèn luyện cho em kĩ năng, kĩ xảo thí nghiệm thực hành Đa số tài liệu có đề cập chưa sâu sắc, chưa có hệ thống cho loại toán cụ thể Đa số học sinh lớp 12 chưa nắm biết rõ vấn đề cách tường minh, thầy cô giáo chưa đề cập, chưa có hệ thống tập cụ thể, chưa có cách nhìn hệ thống tổng quát 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề a) Các sáng kiến kinh nghiệm Có thể thay đổi cấu trúc cách: cho giao thoa môi trường chiết suất n; cho khe S dịch chuyển; đặt thêm thủy tinh… Trường hợp 1: Giao thoa môi trường chiết suất n ( n>1) Phương pháp: Chỉ có bước sóng giảm n lần (nên khoảng vân giảm n lần i’ = i/n) tất kết giống giao thoa không khí +Vị trí vân sáng: x = ki’ = ki/n +Vị trí vân tối: x = ( m+ 0,5) i ' = ( m+ 0,5) i / n Nếu lúc đầu M vân sáng sau cho giao thoa môi trường chiết suất n muốn biết M vân sáng hay vân tối ta làm sau: xM = ki = kni’ (nếu kn số nguyên vân sáng, số bán nguyên vân tối) Nếu lúc đầu M vân tối: xM = (m + 0,5)i = (m + 0,5)ni’ (nếu (m + 0,5)n số nguyên vân sáng, số bán nguyên vân tối) Bài toán áp dụng: Ví dụ 1: Khi thực giao thoa với ánh sáng đơn sắc không khí, khoảng cách hai khe đến D Nếu đưa thí nghiệm vào nước có chiết suất 4/3 mà muốn khoảng vân không thay đổi ta phải dời quan sát A lại gần thêm 3D/4 B xa thêm D/3 C xa thêm 3D/4 D lại gần thêm D/3 Hướng dẫn  λD i = a Khoảng vân hai trường hợp:  i ' = λ D '  na D i '= i → D ' = nD ⇒ ∆D = D '− D = ( n − 1) D = ⇒ Chọn B Ví dụ 2: Khi thực giao thoa với ánh sáng đơn sắc không khí, điểm M ta có vân sáng bậc Nếu đưa thí nghiệm vào nước có chiết suất 4/3 điểm M ta có A vân sáng bậc B vân sáng bậc C vân sáng bậc D vân tối Hướng dẫn xM = 3i = 3ni ' = 4i ' ⇒ Chọn A Ví dụ 3: Khi thực giao thoa với ánh sáng đơn sắc không khí, điểm M ta có vân sáng bậc Nếu đưa thí nghiệm vào môi trường suốt có chiết suất 1,625 điểm M ta có A vân sáng bậc B vân sáng bậc C vân tối thứ xM = 4i = 4ni ' = 6,5i ' ⇒ Chọn C D vân tối thứ Hướng dẫn Ví dụ 4: Giao thoa I-âng với ánh sáng đơn sắc không khí hai điểm M N có vân sáng bậc 10 Nếu đưa thí nghiệm vào môi trường có chiết suất 1,4 số vân sáng vân tối đoạn MN A 29 sáng 28 tối B 28 sáng 26 tối C 27 sáng 29 tối D 26 sáng 27 tối Hướng dẫn OM = ON = 10i = 10.ni’ = 14i’ ⇒ Tại M N hai vân sáng bậc 14 nên đoạn MN có 29 vân sáng 28 vân tối ⇒ Chọn A Trường hợp 2: Sự dịch chuyển nguồn sáng S Phương pháp: Hiệu đường hai sóng kết hợp M: ay ax + d D Tại M vân sáng ∆d = kλ , vân tối ∆d = ( m+ 0,5) λ ay ax Vân sáng: + = kλ d D ay ax Vân tối: + = ( m+ 0,5) λ d D ∆d = ( r2 + d2 ) − ( r1 + d1 ) = ( r2 − r1 ) + ( d2 − d1 ) = Vị trí vân sáng trung tâm: ay ax Dy + = 0.λ ⇒ x0 = − d D d Từ kết ta rút kết luận: *Vân trung tâm với toàn hệ vân dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển khe S, cho vân trung tâm nằm đường thẳng kéo dài SI OT D D = ⇒ OT = b b d d +Vị trí trung tâm: x0 = ±OT Ta có (S dịch chuyển lên T dịch xuống lấy dấu trừ, S dịch xuống T dịch lên lấy dấu cộng) +Vị trí vân sáng bậc k: x = x0 ± ki +Vị trí vân tối thứ m: x = x0 ± ( m+ 0,5) i Bài toán áp dụng: Ví dụ 1: Trong thí nghiệm Young, cách hai khe S1S2 1,2 mm Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc đặt cách mặt phẳng hai khe khoảng d phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5 µm Nếu dời S theo phương song song với S1S2 đoạn mm hệ vân dịch chuyển đoạn 20 khoảng vân Giá trị d A 0,24 m B 0,26 m C 2,4 m D 2,6 m Hướng dẫn OT D D = ⇒ OT = b b d d −3 λD D a 2.10 1,2.10−3 ⇒ 20 = b ⇒ d= b = = 0,24( m) ⇒ Chọn A a d 20λ 20.0,5.10−6 Áp dụng Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe đến D khoảng vân giao thoa m Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe d = D/4 Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với theo chiều âm đoạn mm vân sáng bậc nằm tọa độ số tọa độ sau? A – mm B +4 mm C +8 mm D -12 mm Hướng dẫn D d x tọa độ vân trung tâm: = +OT = 8mm Tọa độ vân sáng bậc 2: x = x0 ± 2i ⇒ x = 12mm x = mm ⇒ Chọn B Áp dụng OT = b = 2.4 = 8( mm) Khe S dịch xuống, hệ vân dịch lên nên Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe đến D khoảng vân giao thoa mm Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe d = D/5 Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với theo chiều dương đoạn 1,6 mm vân tối thứ nằm tọa độ số tọa độ sau? A -5 mm B +11 mm C +12 mm D -12 mm Hướng dẫn D  Vị trí vân trung tâm: x0 = −OT = −b d = −8( mm)  −11( mm)  x = x ± ,5 i = − ± ,5.2 =  Vị trí vân tối thứ 2:   −5( mm)  ⇒ Chọn A  Chú ý: Trước dịch chuyển, vân sáng tung tâm nằm O Sau dịch chuyển, vân trung tâm dịch đến T Lúc này: *nếu O vân sáng bậc k hiệu đường O kλ OT = b D D = ki ⇒ OTmin = bmin = i ( k = 1) d d *nếu O vân tối thứ n hiệu đường đị O (n + 0,5)λ OT = b D D = ( n + 0,5) i ⇒ OTmin = bmin = 0,5i ( n =0) d d Ví dụ 4: Thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,75 mm Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 80 cm Giao thoa với ánh sáng đơn sắc có 0,75 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn tối thiểu để vị trí vân sáng trung tâm ban đầu vân sáng A mm B 0,8 mm C 0,6 mm D 0,4 mm Hướng dẫn OT = b D D λD = ki ⇒ OTmin = bmin = i = = 0,8( mm) ⇒ Chọn B d d a Ví dụ 5: Thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,3 mm Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 40 cm Giao thoa với ánh sáng đơn sắc có 0,6 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn tối thiểu để vị trí vân sáng trung tâm ban đầu thành vân tối A mm B 0,8 mm C 0,6 mm D 0,4 mm Hướng dẫn D D λD = ( n + 0,5) i ⇒ OTmin = bmin = 0,5i = 0,5 d d a λd ⇒ bmin = 0,5 = 0,4( mm) ⇒ Chọn D a OT = b Ví dụ 6: Thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,6 mm Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 80 cm Giao thoa với ánh sáng đơn sắc có 0,6 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn b có khoảng vân dịch chuyển qua gốc tọa độ O lúc O vị trí vân sáng Tính b A mm B 0,8 mm C 1,6 mm D 2,4 mm Hướng dẫn OT = b D λD 3λ d = 3i = ⇒ b= = 2,4( mm) ⇒ Chọn D d a a Ví dụ 7: Thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,54 mm Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 50 cm Giao thoa với ánh sáng đơn sắc có 0,54 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn 1,25 mm gốc tọa độ O A vân tối thứ B vân tối thứ C vân sáng bậc D vân sáng bậc Hướng dẫn D ba λ D 1,25.10−3.0,54.10−3 OT = b = = i = 2,5i ⇒ Chọn A d λd a 0,54.10−6.0,5  Chú ý: Giả sử lúc đầu điểm M vị trí vân sáng hay vân tối Yêu cầu phải dịch S khoảng tối thiểu theo chiều để M trở thành vân sáng (tối)? Để giải toán ta làm sau: Gọi xmin khoảng cách từ M đến vân sáng (tối) gần Nếu vân M phải đưa vân xuống, khe S dịch lên D d đoạn b cho OT = b = xmin Nếu vân M phải đưa vân lên, khe S dịch xuống D d đoạn b cho OT = b = xmin Ví dụ 8: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,6 mm Khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến m Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 80 cm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn tối thiểu theo chiều để vị trí có tọa độ x = -1,2 mm chuyển thành vân tối A 0,4 mm theo chiều âm B 0,08 mm theo chiều âm C 0,4 mm theo chiều dương D 0,08 mm theo chiều dương Hướng dẫn Khoảng vân i = λD = 2( mm) a Vân tối nằm gần M vân nằm phía M cách M xmin = 0,2 mm Ta phải dịch vân tối xuống, khe S phải dịch D d lên đoạn b (dịch theo chiều dương) cho: OT = b = xmin ⇒b = 0,2.10−3 ⇒ b = 0,08.10−3 ( m) ⇒ Chọn D 0,8 Ví dụ 9: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe 0,6 mm Khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến m Khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng hai khe 80 cm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với đoạn tối thiểu theo chiều để vị trí có tọa độ x = -1,2 mm chuyển thành vân sáng A 0,32 mm theo chiều âm B 0,08 mm theo chiều âm C 0,32 mm theo chiều dương D 0,08 mm theo chiều dương Hướng dẫn Vân sáng nằm gần M vân nằm phía M cách M x = 0,8 mm Ta phải dịch vân sáng lên, khe S phải dịch xuống đoạn b D d (dịch theo chiều âm) cho: OT = b = xmin ⇒b = 0,8.10−3 ⇒ b = 0,32.10−3 ( m) ⇒ Chọn A 0,8  Chú ý: Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo phương song song với S1S2 với phương trình u = A0 cosωt hệ vân giao thoa dao dộng dọc theo trục Ox x= u với phương trình D D = A0 cosωt d {d A Trong thời gian T/2 hệ vân giao thoa dịch chuyển quãng đường 2A, đoạn có số vân  A sáng ns = 2  + i Suy ra, số vân sáng dịch chuyển qua O sau khoảng thời gian T/2, T, (s) t (s) ns,2ns, f 2ns t f 2ns Ví dụ 10: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc cho vân giao thoa E với khoảng vân đo 1,5 mm Biết khe S cách mặt phẳng hai khe S1S2 khoảng d mặt phẳng hai khe S 1S2 cách E khoảng D = 3d Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo quy luật u = 1,5cos3π t( mm) (t đo giây) theo phương song song với trục Ox đặt mắt O thấy có vân sáng dịch chuyển qua giây? A 21 B 28 C 25 D 14 Hướng dẫn D  A ` x = u = 4,5cos3π t ( mm) ⇒ ns = 2  + 1= d i Số vân sáng dịch chuyển qua O giây t f 2ns = 21⇒ Chọn A Ví dụ 11: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc cho vân giao thoa E với khoảng vân đo 1,5 mm Biết khe S cách mặt phẳng hai khe S1S2 khoảng d mặt phẳng hai khe S 1S2 cách E khoảng D = 4d Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo quy luật u = 2cos2π t ( mm) (t đo giây) theo phương song song với trục Ox đặt mắt O thấy có vân sáng dịch chuyển qua giây? A 22 B 28 C 33 D 66 Hướng dẫn D  A ` x = u = 8cos2π t ( mm) ⇒ ns = 2  + 1= 11 d i Số vân sáng dịch chuyển qua O giây t f 2ns = 66 ⇒ Chọn D Trường hợp 3: Bản thủy tinh đặt trước hai khe S1 S2 Phương pháp: Quãng đường ánh sáng từ S1 đến M : ( d1 − e) + ne Quãng đường ánh sáng từ S2 đến M : d2 Hiệu đường hai sóng kết hợp M: ∆d = d2 − ( d1 − e) + ne = ax − ( n − 1) e D Để tìm vị trí vân trung tâm ta cho ∆d = ⇒ x = ( n − 1) eD a Vân trung tâm với hệ vân dịch phía có đặt thủy tinh (đặt S dịch S1 đoạn ( n − 1) eD , đặt S dịch S đoạn ( n − 1) eD ) 2 a a Vị trí vân sáng bậc k: x = x0 ± ki Vị trí vân tối thứ m: x = x0 ± ( m+ 0,5) i Bài toán áp dụng: Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách hai khe đến m Người ta đặt thủy tinh có bề dày 12 (µm) có chiết suất 1,5 trước khe S Hỏi hệ thống vân giao thoa dịch chuyển nào? A phía S2 mm B phía S2 mm C phía S1 mm D phía S1 mm Hướng dẫn Đặt trước S1 nên hệ vân dịch phía S1 Hiệu đường thay đổi lượng ( n− 1) e = ⇒ ∆x = ( n− 1) eD = ( 1,5− 1) 12.10−6.1 = 6.10−3 10−3 a a∆x D ( m) ⇒ Chọn C Ví dụ 2: Quan sát vân giao thoa thí nghiệm Iâng với ánh sáng có bước sóng 0,68 µm Ta thấy vân sáng bậc cách vân sáng trung tâm khoảng mm Khi đặt sau khe S2 mỏng, bề dày 20 µm vân sáng dịch chuyển đoạn mm Chiết suất mỏng A 1,5000 B 1,1257 C 1,0612 D 1,1523 Hướng dẫn Vị trí vân sáng bậc 3: x3 = 3i nên i = 5/3 mm Khi đặt thủy tinh sau S2 hiệu đường thay đổi lượng a∆x D ( n− 1) e λ D ( n− 1) e = ⇒ ∆x = λ ⇒ Chọn C a = ( n − 1) i ⇒ 3.10−3 = ( n− 1) 20.10−6 5.10−3 ⇒ n = 1,0612 λ 0,68.10−6 Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng, khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Đặt sau khe S thủy tinh có bề dàu 20 (µm) có chiết suất 1,5 ta thấy vân trung tâm vị trí I 1, đặt sau khe S2 vân trung tâm vị trí I Khi không dùng thủy tinh, ta thấy có 41 vân sáng khoảng I 1I2, có hai vân sáng nằm I1 I2 Tìm bước sóng λ A 0,5 µm B 0,45 µm C 0,4 µm D 0,6 µm Hướng dẫn ( n − 1) eD λD = a a a ( n− 1) e = ( 1,5− 1) 20( µ m) = 0,5 µ m ⇒ Chọn A ⇒λ = ( ) 20 20 I1I = ( n − 1) eD ⇒ ( 41− 1) Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 1,5 m, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 0,44 µm Người ta đặt thủy tinh có bề dày (µm) có chiết suất 1,5 trước khe S2 Vị trí sau vị trí vân sáng bậc A x = 0,88 mm B x = 1,32 mm C x = 2,88 mm D x = 2,4 mm Hướng dẫn λD = 0,88( mm) a ( n− 1) eD = −2 mm Vị trí vân trung tâm: x0 = − ( ) a −6,4( mm) ⇒ Chọn D Vị trí vân sáng bậc 5: x = x0 ± 5i =  2,4( mm) Khoảng vân: i = Ví dụ 5: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 0,44 µm Người ta đặt thủy tinh có bề dày (µm) có chiết suất 1,5 trước khe S2 Vị trí sau vị trí vân tối thứ A x = -1,96 mm B x = -5,96 mm C x = 5,96 mm D x = 2,4 mm Hướng dẫn λD = 0,88( mm) a ( n− 1) eD = −2 mm Vị trí vân trung tâm: x0 = − ( ) a −5,96( mm) ⇒ Chọn B Vị trí vân tối thứ 5: x = x0 ± 4,5i =  1,96( mm) Khoảng vân: i =  Chú ý: Đặt thủy tinh sau S1 hệ vân dịch phía S1 đoạn ( n− 1) eD Dịch S theo phương song song với S S phía S hệ vân ∆x = − a D d dịch chuyển S2 đoạn OT = b Để cho hệ vân trở vị trí ban đầu OT = ∆x Ví dụ 6: Một khe hẹp S phát ánh sáng đơn sắc chiếu sáng hai khe S S2 song song, cách S cách khoảng 0,6 mm Khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến S 0,5 m Chắn khe S2 mỏng thủy tinh có 10 độ dày 0,005 mm chiết suất 1,6 Khe S phải dịch chuyển theo chiều để đưa hệ vân trở lại vị trí ban đầu chưa đặt mỏng A khe S dịch S1 đoạn 2,2 cm B khe S dịch S1 đoạn 2,5 mm D khe S dịch S2 đoạn 2,2 mm D khe S dịch S2 đoạn 2,5 mn Hướng dẫn Đặt thủy tinh sau S2 hệ vân dịch phía S2một đoạn ∆x = ( n − 1) eD Dịch S theo phương song song với S S phía S hệ vân 2 a D d ( 1,6− 1) 0,005.10−3.0,5 dịch chuyển S1 đoạn OT = b Để cho hệ vân trở vị trí ban đầu OT = ∆x hay b = ( n − 1) ed = 0,6.10−3 a = 0,0025( m) = 2,5( mm) ⇒ Chọn D  Chú ý: Giả sử lúc đầu điểm M vị trí vân sáng hay vân tối Yêu cầu phải đặt thủy tinh có bề dày nhỏ (hoặc chiết suất nhỏ nhất) đặt khe để M trở thành vân sáng (tối)? Để giải toán ta làm sau: Gọi xmin khoảng cách từ M đến vân sáng (tối) gần Nếu vân M phải đưa vân xuống, thủy tinh đặt S2 cho ∆x = ( n − 1) eD = x a Nếu vân M phải đưa vân lên, thủy tinh đặt S cho ∆x = ( n − 1) eD = x a Ví dụ 7: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 0,75 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 0,5 µm Hỏi phải đặt thủy tinh có chiết suất 1,5 có bề dày nhỏ đặt S1 hay S2 vị trí x = +0,8 mm (chiều dương chiều với chiều từ S2 đến S1) trở thành vị trí vân sáng? A Đặt S1 dày 0,4 µm B Đặt S2 dày 0,4 µm C Đặt S1 dày 1,5 µm D Đặt S2 dày 1,5 µm Hướng dẫn Khoảng vân i = λD = 2( mm) a Vân sáng nằm gần M vân nằm phía M cách M xmin = 0,8 mm Ta phải dịch vân sáng lên, thủy tinh phải đặt khe S1 cho ∆x = ⇒ ( n − 1) eD = x a ( 1,5− 1) e.3 = 0,8.10−3 ⇒ e= 0,4.10−6 0,75.10−3 ( m) ⇒ Chọn A Ví dụ 8: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 0,75 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 11 0,5 µm Hỏi phải đặt thủy tinh có chiết suất 1,5 có bề dày nhỏ đặt S1 hay S2 vị trí x = +0,8 mm (chiều dương chiều với chiều từ S2 đến S1) trở thành vị trí vân tối? A Đặt S1 dày 0,4 µm B Đặt S2 dày 0,4 µm C Đặt S1 dày 0,1 µm D Đặt S2 dày 0,1 µm Hướng dẫn Khoảng vân i = λD = 2( mm) a Vân sáng nằm gần M vân nằm phía M cách M x = 0,2 mm Ta phải dịch vân sáng xuống, thủy tinh phải đặt khe S cho: ∆x = ( n − 1) eD = x a ⇒ ( 1,5− 1) e.3 = 0,2.10−3 ⇒ e = 0,1.10−6 0,75.10−3 ( m) ⇒ Chọn D  Chú ý: Khi đặt thủy tinh sau hai khe hiệu đường thay đổi lượng ∆d = ( n −1) e Khi hiệu đường thay đổi bước sóng hệ thống vân dịch chuyển khoảng vân Do hệ thống vân giao thoa dịch chuyển m khoảng vân hiệu đường thay đổi khoảng mλ, hay ( n− 1) e = mλ Ví dụ 9: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,45 µm Người ta đặt thủy tinh có bề dày e có chiết suất 1,5 trước hai khe I-âng quan sát thấy có khoảng vân dịch chuyển qua gốc tọa độ Bề dày thủy tinh A µm B 4,5 µm C 0,45 µm D 0,5 µm Hướng dẫn ∆d = ( n − 1) e = mλ ⇒ e = mλ = 4,5( µ m) ⇒ Chọn B ( n− 1) Ví dụ 10: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, thực với ánh sáng đơn sắc bước sóng 0,64 µm Nếu đặt thủy tinh có chiết suất 1,64 có bề dày µm trước hai khe I-âng quan sát thấy có khoảng vân dịch qua gốc tọa độ? A B C D Hướng dẫn ∆d = ( n − 1) e = mλ ⇒ m= ( n − 1) e = ( 1,64 − 1) = ⇒ λ 0,64 Chọn C Ví dụ 11: Trong thí nghiệm I-âng, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, ta đặt thủy tinh song song dày e, chiết suất n, trước hai khe Khi cho ánh sáng vuông góc với song song vân trung tâm chuyển đến vân sáng bậc cũ Khi nghiêng song song góc α, vân trung tâm chuyển đến vân sáng bậc cũ Góc α gần với giá trị sau đây? A 450 B 300 C 600 D 250 Hướng dẫn 12 Độ dịch chuyển hệ vân lúc đầu sau nghiêng là:  ( n− 1) De = 6i  x0 = a ⇒ cosα = ⇒ α = 310 ⇒ Chọn B   x' = ( n − 1) De/ cosα = 7i  a Ví dụ 12: Trong thí nghiệm I-âng, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, ta đặt thủy tinh song song dày e, chiết suất n, trước hai khe Khi cho ánh sáng vuông góc với song song vân trung tâm chuyển đến vân tối thứ cũ Khi nghiêng song song góc α, vân trung tâm chuyển đến vân tối thứ cũ Góc α gần với giá trị sau đây? A 400 B 300 C 600 D 550 Hướng dẫn Độ dịch chuyển hệ vân lúc đầu sau nghiêng là:  ( n − 1) De = 3,5i  x0 =  a ⇒ cosα = ⇒ α = 50,470 ⇒ Chọn D  11  x' = ( n − 1) De/ cosα = 5,5i  a b) Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề +Hình thức luyện tập lớp có hướng dẫn Thầy giáo - Thực phạm vi số buổi chữa tập buổi học khoá với tập mức độ vừa phải Thầy giáo đưa phương pháp giải, ví dụ mẫu hệ thống tập, học sinh nêu lời giải có toán Sau cho học sinh tìm tòi, phát số vấn đề xung quanh giải mức độ đơn giản.( khoảng buổi khoảng tiết) Đối tượng không dạy ví dụ 9,10 11 trường hợp ví dụ 11,12 trường hợp - Thực số buổi công tác bồi dưỡng học sinh mức độ toán cao ( khoảng buổi khoảng tiết) +Hình thức tự nghiên cứu toán có hướng dẫn Thầy giáo Thông qua hệ thống tập nhà mà giáo viên giao cho học sinh Hình thức cần thực liên tục trình học tập học sinh, làm cho khả tư duy, tính sáng tạo học sinh ngày tăng lên 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Sau viết kinh nghiệm thân nhận thấy có tìm hiểu, hiểu biết sâu sắc hệ thống toán Thông qua vấn đề 13 giảng dạy cho em hiểu sâu rộng kiến thức giao thoa ánh sáng Các em có điều kiện rèn luyện, tiếp thu lĩnh hội kiến thức phần tốt Hơn sáng kiến cững đồng nghiệp đánh giá cao mạch kiến thức vấn đề mà thầy, cô quan tâm cho chuyên môn nhà trường đồng thời thân thầy, cô giáo Sáng kiến tạo yêu thích học tập, say mê học sinh sở vấn đề mà em biết để lĩnh hội kiến thức cao Đặc biệt nhóm học sinh khá, giỏi 3.KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Kết sáng kiến nói lên trình nghiên cứu sở lí luận làm việc nghiêm túc thân năm học Qua đề tài giúp đồng nghiệp hiểu sâu lĩnh vực kiến thức Thấy tầm quan trọng đề tài công tác ôn thi THPT Quốc Gia bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật Lí THPT Đồng thời tài liệu giảng dạy hay cho cho thân đồng nghiệp Thực tế cho thấy tiến trình áp dụng vào dạy học nuôi dưỡng ý tưởng người học, làm cho học sinh có hướng thú tìm phương pháp tiếp cận toán vật lí hay tìm dấu hiệu chất dạng toán Sau dạy số tiết lớp số buổi bồi dưỡng hai lớp đồng mặt nhận thức học sinh cho tiến hành kiểm tra khả tiếp thu kiến thức học sinh lớp dạy thực nghiệm năm học thu kết sau: Số học sinh Số học sinh Số học sinh Số học sinh không thích Lớp yêu thích đạt yêu cầu tiếp thu nhanh chuyên đề này( chuyên đề khó mới) 38/45 24/45 28/45 17/45 12C1 (84,44%) (53,33%) (62,22%) (37,78%) 32/40 17/40 25/40 15/40 12C2 (80,0%) (42,5%) (62,5%) (37,5%) 3.2 Kiến nghị -Cần tăng cường hệ thống dạng tập hệ thống tập sách giáo khoa, tài liệu tham khảo để học sinh tự nghiên cứu vận dụng phương pháp trình giải toán vật lý nói chung - Có thể coi tài liệu nghiên cứu hữu ích cho giáo viên môn trình giảng dạy phần giao thoa sóng ánh sáng lớp 12 - Sáng kiến tài liệu để bồi dưỡng học sinh giỏi phần giao thoa ánh sáng 14 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày15 tháng 05 năm2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Lê Đình Sáng 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Giải toán Vật Lí 12 - tập - Tác giả: Bùi Quang Hân - Nhà xuất giáo dục 2004 Luyện giải trắc nghiệm vật lí 12 - tập - Tác giả: Bùi Quang Hân - Nhà xuất giáo dục 2009 SGK vật lí 12 nâng cao - nhà xuất giáo dục 2008 16 ... GIAO THOA ÁNH SÁNG BẰNG KHE Y-ÂNG THAY ĐỔI CẤU TRÚC ” b Mục đích nghiên cứu -Qua đề tài giúp em học sinh có điều kiện tiếp xúc với kiểu mới, hiểu sâu sắc tượng giao thoa khe Y-Âng thay đổi cấu. .. DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Thực tế giao thoa ánh sáng khe Y-Âng chứng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng, tức ánh sáng có giao thoa kết tạo vân sáng. .. tượng giao thoa ánh sáng khe YÂng Vấn đề bàn sâu tượng làm nào? hay có cách để làm thay đổi chất tượng kết hệ thống vân giao thoa, vị trí vân sáng, vân tối có thay đổi nào, công thức tính -Với khe