Sáng tạo trong bài giảng giao thoa ánh sáng

MỤC LỤC A LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Trang Cơ sở lý luận Thực trạng vấn đề .1 Giới hạn đề tài Đối tượng áp dụng Các yêu cầu chung .2 B CƠ SỞ LÝ THUYẾT: I Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng II Hiện tượng Giao thoa ánh sáng .3 III Bước sóng màu sắc ánh sáng 10 C BÀI TẬP: I Bài tập vận dụng .11 II Bài tập tự giải 16 D KẾT QUẢ ĐỐI CHỨNG: .18 E KẾT LUẬN ĐỀ XUẤT 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 A LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cơ sở lí luận Bộ mơn vật lý đưa vào giảng dạy nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức phổ thơng, bản, có hệ thống tồn diện vật lý Hệ thống kiến thức phải thiết thực, có tính tổng hợp đặc biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý đại Để học sinh hiểu cách sâu sắc kiến thức áp dụng kiến thức vào thực tiễn sống cần phải rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: Kỹ kỹ xảo giải tập, kỹ đo lường, quan sát … Lý thuyết vật lý với tư cách phương pháp dạy học, có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học vật lý nhà trường phổ thông Thông qua việc nắm vững lý thuyết vật lý học sinh có kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp … góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh vận dụng kiến thức học vào việc giải tình cụ thể, làm cho môn trở nên hấp dẫn, lôi em Thực trạng vấn đề 2.1 Thuận lợi Trong trình giảng dạy, tìm hiểu tâm tư nguyện vọng số học sinh lớp 12 biết có nhiều học sinh thích học mơn vật lí, nhiều học sinh có nguyện vọng đăng kí vào đại học khối A học ngành vật lí Theo cấu trúc chương trình sách giáo khoa vật lí lớp 12 trước học giao thoa sóng ánh sáng, học sinh học số kiến thức có liên quan đến học Vì việc giúp học sinh phát triển kiến thức lên mức cao hơn, tổng quát theo thân trách nhiệm mà nghĩa vụ giáo viên 2.2 Khó khăn Trong năm gần đây, mơn vật lí số mơn học Bộ Giáo dục Đào tạo chọn hình thức kiểm tra thi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan Với hình thức thi này, thời gian dành cho câu hỏi tập ngắn, khoảng phút Nếu học sinh không cung cấp đầy đủ kiến thức công thức tổng quát, công thức hệ dạng tập để tìm kết nhanh khơng thể đủ thời gian để hoàn thành tốt làm kỳ thi kiểm tra Lý thuyết Giao thoa sóng ánh sáng tốn liên quan đến chiếm phần khơng nhỏ đề kiểm tra định kì đề thi quốc gia đề cập đến giao thoa sóng ánh sáng với ánh sáng đơn sắc thí nghiệm I – âng học sinh khơng khỏi lúng túng Trong thực tế giảng dạy tìm hiểu trình học tập học sinh nhận thấy đa số học sinh gặp nhiều khó khăn giải tốn lĩnh vực giao thoa nói chung giao thoa sóng ánh sáng nói riêng, giao thoa sóng ánh sáng trường hợp chiếu đồng thời nhiều xạ trường hợp tổng quát Các tốn giao thoa sóng ánh sáng vơ phong phú, đa dạng chương trình sách giáo khoa Vật lý 12 ban (Bài 25 SGK Vật lí 12) đề cập mức độ sơ khảo, cung cấp kiến thức lý thuyết giao thoa sóng ánh sáng Các tài liệu tham khảo hệ thống chưa thật rõ dàng, học sinh không đủ điều kiện kinh tế thời gian để mua hệ thống hết kiến thức cách giải hay tài liệu tham khảo 2.3 Biện pháp khắc phục Từ khó khăn nêu trên, để giúp em học sinh có đựơc nhận thức đầy đủ lĩnh vực giao thoa sóng ánh sáng giúp em giải tốn khó lĩnh vực cách nhanh nhất, nghiên cứu tài liệu tham khảo sách, từ tơi mạnh dạn xây dựng lại dạy GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG với cách tổng quát dạng học theo chủ đề với tiêu đề “ SÁNG TẠO TRONG BÀI GIẢNG GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG ” nhằm giúp em nắm rõ hiểu sâu lý thuyết giao nói chung giao thoa sóng ánh sáng nói riêng, làm hành trang cho em bước vào kì thi quốc gia tới Giới hạn đề tài Lý thuyết dạng tập Giao thoa sóng ánh sáng đa dạng vô phong phú Nhưng với phạm vi đề tài để đề tài mang tính thực tiễn áp dụng giảng dạy cho đối tượng học sinh học ơn thi cho kì thi quốc gia tới nên đề tài xây dựng lại dạy GIAO THÓA SÓNG ÁNH SÁNG lấy kiến thức, nội dung SGK Vật lí 12 làm sở theo trình tự khác tổng quát việc xây dựng số công thức tính cho trường hợp cụ thể, bám sát với nội dung đề thi năm trước hình thức thi năm học năm sau Trong nội dung đề tài tác giả đưa kiến thức trọng tâm dạy có sử dụng số lý thuyết tập tài liệu tham khảo Đối tượng áp dụng Đối tượng thực phương pháp học sinh lớp 12 Trường trung học phổ thông năm học 2018 - 2019 năm Các yêu cầu chung: Trước giảng dạy tiết tập giao thoa sóng cơ, giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại kiến thức học như: - Tổng hợp dao động điều hoà phương tần số - Các phương trình sóng tính chất sóng Giáo viên nghiên cứu, cung cấp cho học sinh công thức thiết lập để học sinh sử dụng cho học B CƠ SỞ LÍ THUYẾT I HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Thí nghiệm: (Sgk) Khái niệm: Hiện tượng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản gọi tượng nhiễu xạ ánh sáng Chú ý: Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng giải thích thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng nghĩa coi chùm sáng đơn sắc sóng có bước sóng xác định II HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG Giao thoa với ánh sáng đơn sắc 1.1 Thí nghiệm 1.2 Kết thí nghiệm Trên xuất vạch sáng có màu trùng với màu nguồn mà ta dùng làm thí nghiệm tối xen kẽ, song song cách nhau.( Ví dụ Nếu ta dùng ánh sáng đơn sắc màu đỏ để làm thí nghiệm vạch sáng quan sát màu đỏ) - Giải thích: Hai sóng kết hợp phát từ F1, F2 gặp M giao thoa với nhau: + Hai sóng gặp tăng cường lẫn → vân sáng + Hai sóng gặp triệt tiêu lẫn → vân tối A H d1 x F1 d2 I a F2 B 1.3 Kiến thức trọng tâm a Vị trí vân M với k = 0, ± 1, ± 2, … - Điều kiện để có vân sáng: d2 – d1 = kλ = => Vị trí vân sáng: - Điều kiện để có vân tối : O D xs = k λD a d2 – d1 = (2k + 1) = với k = 0, ± 1, ± 2, … =>Vị trí vân tối xt = (k + ) λD a - Loại vân (sáng hay tối) điểm M vùng giao thoa: x M OM = = k; vân sáng bậc k i i x - Tại M có vân tối khi: M = (2k + 1) ; vân tối thứ |k| + i - Tại M có vân sáng khi: b Khoảng vân Khoảng vân khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp kề i= λD với k ∈ Z a - Nếu khoảng vân khơng khí i mơi trường có chiết suất n có khoảng vân i’ = i n - Khoảng cách n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp (n – 1)i - Khoảng cách vân sáng vân tối liên tiếp kề c Số vân sáng - tối miền giao thoa có bề rộng L Lập tỉ số N = L (lấy phần nguyên N) để rút kết luận: 2i + Số vân sáng: Ns = 2N + (lấy phần nguyên N) + Số vân tối là: Nt = 2N phần thập phân N < 0,5 Thì số vân sáng nhiều số vân tối đơn vị + Số vân tối là: Nt = 2N + phần thập phân N > 0,5 Thì số vân sáng số vân tối đơn vị Hoặc + Số vân sáng L số nghiệm k thỏa mãn hệ thức - k + Số vân tối L số nghiệm k thỏa mãn hệ thức - - k - Giao thoa đồng thời hai ánh sáng đơn sắc khác 2.1 Thí nghiệm 2.2 Kết thí nghiệm Trên ta quan sát thấy: - Vân trung tâm hệ trùng có màu màu tổng hợp hai thành phần đơn sắc hệ vạch có màu trùng với màu vân trung tâm (vân trung), cách cách đặn - Các vân sáng (vân màu) hai thành phần đơn sắc hai xạ mà ta dùng làm thí nghiệm, chúng đan xen theo quy luật vân màu bậc xạ vân màu xạ có bước sóng bé nằm gần vân trung tâm so với vân màu xạ có bước sóng lớn ⇒ Trên xuất loại vân sáng khác nhau: Gồm loại vân sáng có màu màu hai thành phần đơn sắc, loại vân sáng lại có màu màu tổng hợp hai thành phần đơn sắc 2.3 Kiến thức trọng tâm a Xác định vị trí trùng +) Vân sáng hai xạ trùng Gọi x vị trí trùng hai vân sáng hai xạ Áp dụng kiến thức phần I ta có x = k1i1 = k2i2 => = = ( phân số tối giản) (*) => Vị trí trùng ứng với số k1 nhỏ thoả mãn (*), từ suy vị trí trùng Có thể viết k1= b.n k2 = c.n => Các vị trí trùng hai vân sáng hai xạ tính theo biểu thức: x = b.n.i1 = c.n.i2 +) Vân tối hai xạ trùng Gọi y vị trí trùng hai vân tối hai xạ Áp dụng kiến thức phần I ta có y = (2k1+ 1) = (2k2+ 1) = => = = số lẻ (**) ( phân số tối giản) => Vị trí trùng ứng với số k1 nhỏ thoả mãn (**), từ suy vị trí trùng Có thể viết: 2k1+ = b(2n + 1) 2k2+ 1= c(2n +1) => Các vị trí trùng hai vân tối hai xạ tính theo biểu thức: y = b(2n + 1) = c(2n +1) +) Vân sáng xạ trùng với vân tối xạ (hoặc ngược lại) Gọi z vị trí trùng hai vân hai xạ Áp dụng kiến thức phần I ta có z = k1i1 = (2k2+ 1) = => (***) ( phân số tối giản) ) => Vị trí trùng ứng với số k1 nhỏ thoả mãn (***),từ suy vị trí trùng Có thể viết: k1 = b.n 2k2 + = c( 2n + 1) => Các vị trí trùng vân sáng xạ vân tối xạ tính theo biểu thức: z = b.n.i1 = c( 2n + 1) b Số vạch sáng trùng hai xạ giao thoa Theo lý thuyết giao thoa ánh sáng đơn sắc cho hệ thống vân giao thoa riêng Do thực đồng thời hai xạ cho tượng giao thoa Số vạch sáng trùng = ân sáng (N1 + N2) - ân sáng quan sát Với N1 , N2 số vân sáng hai xạ dùng độc lập +) Hai hệ cho vân sáng hai đầu mút A, B (A, B thuộc trường giao thoa): N1 = + N2 = + +) Hai hệ cho vân tối hai dầu mút A, B: N1 = N2 = +) Hai hệ cho vân sáng A, B hệ cho sáng hệ cho tối: N1 = + N2 = + 0,5 +) Hai hệ cho vân sáng A, B hai hệ không cho vân sáng hay tối: N1 = (Với , + N2 = +1 phần nguyên biểu thức ) Cách làm tương tự cần tính số vân tối trùng c Số vân sáng hai xạ hai vạch màu với màu vân sáng trung tâm Vị trí trùng nhau: x = k1 = k2 => = = Trừ hai vị trí hai đầu số vị trí lại hai vạch màu có thêm a – vân sáng xạ b – vân sáng xạ => Tổng số vân cần xác định = a – + b – = a + b – Cách làm tương tự cần tính số vân tối d Số vân sáng hai vân sáng hai xạ trường giao thoa Số vân sáng xạ đoạn AB: xA => xB x2 sáng xB k1 Số vân sáng xạ đoạn AB: xA => x1 sáng k2 (A, B vị trí vân sáng xạ 1theo xA < xB ) Số vân quan sát = Tổng số vân sáng hai xạ có đoạn AB – Số vạch trùng hai xạ Cách làm tương tự cần tính số vân tối Giao thoa đồng thời ba ánh sáng đơn sắc khác 3.1 Thí nghiệm 3.2 Kết thí nghiệm Trên ta quan sát thấy: - Vân trung tâm hệ trùng có màu màu tổng hợp ba thành phần đơn sắc hệ vạch có màu trùng với màu vân trung tâm (vân trung), cách cách đặn - Một hệ vạch có màu màu tổng hợp hai ba thành phần đơn sắc ba xạ mà ta dùng làm thí nghiệm - Các vân sáng (vân màu ) ba thành phần đơn sắc chúng đan xen theo quy luật vân màu bậc xạ vân màu xạ có bước sóng bé nằm gần vân trung tâm so với vân màu xạ có bước sóng lớn => Trên xuất loại vân sáng khác nhau: Gồm loại vân sáng có màu màu ba thành phần đơn sắc, loại vân có màu tổng hợp hai ba thành phần đơn sắc loại vân sáng lại có màu màu tổng hợp thành phần đơn sắc Tổng quát: Đối với tất trường hợp số loại vân quan sát tăng lên xác định cơng thức sau N= + + + = 2n - 3.3 Kiến thức trọng tâm a Vị trí vân sáng xạ đơn sắc trùng Ta có: xtrùng = k1 λ1 D λ D λD = k 2 = k3 a a a k1λ1= k2λ2= k3λ3 ; với k1, k2, k3,…, kn ∈ Z => = = ( phân số tối giản) (*) Và = = ( phân số tối giản) (*) => Vị trí trùng ứng với số k nhỏ thoả mãn (*),từ suy vị trí trùng b Khoảng vân trùng (khoảng cách nhỏ hai vân màu với vân trung tâm): itrùng = BCNN (i1,i2,i3) => xtrùng = kitrùng Chú ý: Để tìm BCNN số i1,i2,i3 ta tìm BCNN số i1,i2 i12 sau tìm BCNN i12 với i3 c Số vạch sáng trùng ba xạ giao thoa Theo lý thuyết giao thoa ánh sáng đơn sắc cho hệ thống vân giao thoa riêng Do thực đồng thời ba xạ cho tượng giao thoa Số vạch sáng trùng = trùng (N1, N3) - ân sáng (N1 + N2 + N3) - ân trùng (N2, N3 ) - ân trùng (N1, N2 ) - ân ân sáng quan sát Với N1 , N2 ,N3 số vân sáng ba xạ dùng độc lập Chú ý: - Tổng số vân trùng cặp xạ tính tương tự - Cách làm tương tự cần tính số vân tối trùng d Số vân sáng ba xạ hai vạch màu với màu vân sáng trung tâm Vị trí trùng nhau: x = k1 = k2 = k3 => = = = Và = = = Trừ hai vị trí hai đầu số vị trí lại hai vạch màu có thêm - k1 = b, không trùng thêm b – vân sáng xạ - k2 = c, không trùng thêm c – vân sáng xạ - k3 = d, không trùng thêm d – vân sáng xạ Nếu vùng hai vạch màu với vân sáng trung tâm tồn vạch sáng trùng cặp vân sáng hai ba xạ ta tiếp tục phải trừ Giao thoa với ánh sáng trắng 4.1 Thí nghiệm 4.2 Kết thí nghiệm Trên ta quan sát thấy: - Vân sáng trung tâm (ánh sáng trắng) trộn vô số ánh đơn sắc - Các dải màu cầu vồng nằm đối xứng qua vân sáng trung tâm với quy luật Tím đỏ ngồi (đối với vân sáng trung tâm) 4.3 Kiến thức trọng tâm +) Bề rộng quang phổ bậc k: xk = =k +) Ánh sáng đơn sắc có vân sáng điểm xét: x = => = Với k ∈ Z xác định từ bất phương trình 0,38 0,76 Có giá tri k có nhiêu ánh sáng đơn sắc cho vân sáng điểm xét ứng với giá trị k ta xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc +) Số Ánh sáng đơn sắc có vân tối điểm xét x =(2k + 1) => Với k ∈ Z.được xác định từ bất phương trình 10 = 0,38 0,76 Có giá tri k có nhiêu ánh sáng đơn sắc cho vân tối điểm xét ứng với giá trị k ta xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc + Tìm khoảng cách hai vân sáng đơn sắc: Vị trí vân sáng đơn sắc : x1 = k1 λ1 D a Vị trí vân sáng đơn sắc 2: x = k λ D a D ( k1λ1 − k λ ) a + Tìm ánh sáng đơn sắc bị chồng, ánh sáng bị tắt: - Tại M cách vân sáng trung tâm đoạn x Tìm số vân sáng đơn sắc bị chồng λD ax ( µm) Ta có: x = k (1) ⇒ λ = kD a ⇒ ∆x = x1 − x = Mà λ t < λ < λ d ⇔ λt < ax < λd kD ⇔ k < k < k max , ( k∈Z ) Suy có giá trị k có nhiêu xạ đơn sắc bị chồng - Tại M cách vân sáng trung tâm đoạn x Tìm số vân sáng đơn sắc bị tắt ax λD λ= ( µm) Ta có: x = (k + ) (1) ⇒ (k + ) D a ax λt < < λd ⇔ k < k < k max , ( k ∈ Z ) Mà λ t < λ < λ d ⇔ (k + ) D Suy có giá trị k có nhiêu xạ đơn sắc bị tắt III BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG Mỗi xạ đơn sắc ứng với bước sóng chân khơng xác định Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có: λ = (380 ÷ 760) nm Ánh sáng trắng Mặt Trời hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ đến ∞ Điều kiện nguồn kết hợp tượng giao thoa ánh sáng 11 - Hai nguồn phát ánh sáng có bước sóng - Hiệu số pha dao động hai nguồn không đổi theo thời gian C BÀI TẬP I BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng khe S 1,S2 chiếu ánh sáng có bước sóng λ = 0,54µm Biết khoảng cách hai khe a = 1,35 mm Khoảng cách từ hai khe đến D = 1m a Tính khoảng vân? 12 b Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối thứ 5? Giải: Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng vân cỡ mm ta nên đổi λ , a, D mm: λ = 0,54µ m = 0,54 × 103 mm , D = 1m = 103 mm λ D 0,54 × 10−3 × 103 = = 0, 4mm a Từ cơng thức tính khoảng vân ta có: i = a 1,35 b Vị trí vân sáng bậc ứng với k= ± 5: xs (5) = ±5i = ±5 × 0, = ±2mm Vị trí vân tối thứ ứng k’=4,k= -5: xt (5) = ±4,5i = ±1,8mm Bài (Đại học năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 µ m Khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 2,5m, bề rộng giao thoa 1,25cm Tổng số vân sáng, vân tối có miền gioa thoa : A 19 vân B 17 vân C 15 vân D 21 vân Giải : λ D 0,6.10−32,5.103 = = 1,5mm Khoảng vân : i = a Ta có : L 12,5 = = 4,16 2i 2.1,5 Vậy số vân sáng : Ns = 2.4+1 = vân Số vân tối: Nt = 2.4= vân (phần lẻ < 0,5) Vậy tổng số vân sáng vân tối : 9+8 = 17 vân Đáp án B Bài (Đại học năm 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 720nm xạ màu lục có bước sóng λ (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 Giá trị λ A 500 nm B 520 nm C 540 nm D 560 nm Giải: Tại vị trí hai vân trùng (có màu giống màu vân trung tâm) ta có: 720k x1 = x2 ⇔ k1λ1 = k λ2 ⇔ 720k1 = k λ2 ⇔ λ2 = k Xét khoảng từ vân trung tâm đến vân màu với nó, có vân màu lục ⇒ vị trí vân màu vân trung tâm ứng với vị trí vân màu lục bậc ⇒ k2 = ⇒ λ2 = 720k1 Mà 500nm ≤ λ2 ≤ 575nm ⇒ k1 = ⇒ λ1 = 560nm ⇒ đáp án D 13 Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai xạ λ1 = 0,5µm, λ2 = 0,4µm Tìm số vân sáng quan sát trường giao thoa ? Giải: Ta có : NQuan sát = N1 + N2 – Ntrùng  13  L λ1 D 0,5.10.−6.2 = Với i = =0,5mm ⇒ N1 = 2.  + 1=   +1=27( vân) −3 a 2.10  2i   2.0,5   L  λ Và: i = D = 0,4mm ⇒ N = 2.  + =33( vân) a  2i  k1 λ1 0,4 k = n λ1 λ = = = ⇒ D = k D ⇒ k2 λ2 0,5 a a k2 = 5n ⇒ x ≡ = k1i1 = 4ni1 = 2n (mm) + x ≡ = k1 - L L 13 13 ≤ x≡ ≤ ⇔ − ≤ 2n ≤ ⇒ −3,25 ≤ n ≤ 3,25 ⇒ n = 2 2 0;±1;±2;±3 ⇒ có vân sáng trùng ⇒N = ⇒ Ns q.s / L = 33+27-7 = 53 (vân) Bài (ĐH 2011) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,42 µm, λ2 = 0,56 µm λ3 = 0,63 µm Trên màn, khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, hai vân sáng hai xạ trùng ta tính vân sáng số vân sáng quan sát A 21 B 23 C 26 D 27 Giải: Vân màu với vân trung tâm có: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 ⇒ 6k1 = 8k2 = 9k3 = 72n; (n ∈ N) Khi n = 0, có vân trùng trung tâm Khi n = 1, có vân trùng gần vân trung tâm nhất; k1 = 12; k2 = k3 = Trừ hai vân trùng hai đầu, khoảng từ vân trung tâm đến vân trùng gần vân trung tâm có s≡ 11 + + = 26 vân sáng xạ Với λ1 λ2 ta có k2 = trùng (k1 = 4) Với λ1 λ3 ta có k3 = λ2 λ3 ta có k3 = k1, có vân k1, có vân trùng (k1 = 9; 3) Với k2, khơng có vân trùng Vậy, số vân sáng khoảng nói 26 – – = 21 Đáp án A Bài Thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young.Ánh sáng sử dụng gồm ba xạ đỏ, lục, lam có bước sóng : λ1 = 0,64μm, λ2 = 0,54μm, λ3 = 0,48μm Vân sáng kể từ vân sáng trung tâm có màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc vân sáng màu lục? A 24 B 27 C 32 D 18 Giải: 14 ⇒ k3 = k λ 32 k1λ1 = k1 ; k2 = 1 = k1 ⇒ k1min = 27; k2min = 32; k3min = 36 λ3 λ2 27 Vị trí trùng ứng với k1 = 27; k2 = 32; k3 = 36 vị trí trùng ứng với vân sáng bậc 32 ánh sáng lục Đáp án C Bài Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc: λ1 = 0,42 µm (màu tím); λ = 0,56 µm (màu lục); λ = 0,70 µm (màu đỏ) Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm quan sát thấy tổng cộng có vân sáng đơn sắc riêng lẻ ba màu trên? A 44 vân B 35 vân C 26 vân D 29 vân Giải: ⇒ k3 = k1λ1 kλ = k1 ; k2 = 1 = k1 λ3 λ2 ⇒ k1min = 20; k2min = 15; k3min = 12 - Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có: 19vân λ1 +14 vân λ2+11 vân λ3 = 44 vân đơn sắc ánh sáng -Trong có cácvị trí xs1 trùng xs2, xs1 trùng xs3, xs2 trùng xs3 -Vị trí: xs1 trùng xs2 có k2 = k1 k1 k2 ⇒ có vị trí xs1 trùng xs2 12 16 20 12 15 -Vị trí: xs2 trùng xs3 có k3 = k2 k2 10 15 k3 12 ⇒ có vị trí xs2 trùng xs3 -Vị trí:có xs1 trùng xs3 có k3 = k1 k1 10 15 20 k3 12 ⇒ có vị trí xs1 trùng xs3 Vậy tất có vị trí trùng tương ứng với 18 vân sáng 15 ⇒ số vân sáng đơn sắc quan sát là: 44 - 18 = 26 vân Đáp án C Bài Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm Khoảng chách khe 0,8mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa khe đến m Trên vị trí cách vân trung tâm 3mm có vân sáng xạ nào? λD axM 0,8.10 −3.3.10 −3 1,2.10 −6 ⇒λ = = = Giải: xM = xS = k a kD k k −6 1,2.10 ≤ ≤ 760.10− -9 ⇔ 3,15 ≥ k ≥ 1,57 ⇒ k = 2;3 k Mà 380.10 Vậy: k = ⇒ λ = 0,6.10−6 m = 0,6 µ m k = ⇒ λ'= 1,2.10−6 = 0,4.10 − m = 0,4 µm k Bài Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4 µm đến 0,75 µm Trên quan sát thu dải quang phổ Bề rộng dải quang phổ thứ kể từ vân sáng trắng trung tâm bao nhiêu? Giải: Bề rộng quang phổ bậc 2: kD 2.3 ∆x2 = xđ2 − xt2 = (λđ − λt ) = 0,35.10 − = 0,7.10− m = 0,7 mm −3 a 3.10 Bài 10.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng, hai khe Iâng S1 S cách 0,5mm, hứng vân giao thoa cách hai khe khoảng 2m Ánh sáng trắng có bước sóng khoảng từ 0,38 µm đến 0,76 µm a) Tính bề rộng quang phổ bậc quang phổ bậc màn? b) Tại vị trí vân sáng bậc ánh sáng có bước sóng λ = 0,5µm có vân sáng hay vân tối ánh sang đơn sắc nào? Giải: a) Bề rộng quang phổ bậc k khoảng cách từ vân sáng đỏ đến vân sáng tím bậc k ứng với bước sóng ánh sáng trắng: λt D 0,38.10−3.2.103 = = 1, 52 ( mm) - Quang phổ bậc 1: xt1 = a 0,5 λd D 0, 76.10 −3.2.103 xd = = = 3, 04 (mm) a 0,5 ⇒ ∆x1 = xt1 − xd = 1,52 (mm) λt D - Quang phổ bậc 2: xt = = 3, 04 (mm) a λ D xd = d = 6, 08 ( mm) a 16 ∆x2 = xt − xd = 3, 04 (mm) ⇒ Nhận xét: Từ quang phổ bậc hai trở đi, có chồng chéo vân sáng khơng bậc, nên khơng thấy rõ hình ảnh giao thoa b) - Vị trí vân sáng bậc xạ λ0 = 0,5µm có vân sáng bậc k xạ λ thì: x=k ⇔ mà ⇔ λ D λD = k0 a a kλ = k λ ⇔ λ= ( k0 = ) k λ0 5.0.5 2,5 = ( µm) = ( µm) k k k 0,38( µm) ≤ λ ≤ 0,76( µm) ⇔ 0,38 ≤ 3,3 ≤ k ≤ 6.6 ( k ∈ Z ) ⇒ k = { 4; 5; } k1 = ⇒ λ1 = 0,625µm k = ⇒ λ = 0,50µm = λ k3 = ⇒ 2,5 ≤ 0,76 k λ = 0,42 µm Vậy vị trí vân sáng bậc xạ λ = 0,5µm có hai vân sáng hai xạ λ1 = 0,625µm λ3 = 0,42µm - Tại vị trí vân sáng bậc xạ λ = 0,5µm có vân tối thứ k xạ λ λ D λD = k0 thì: x = (k + ) ( k0 = ) ⇔ a ( k + )λ = k λ a ⇔ λ= mà 0,38( µm) ≤ λ ≤ 0,76( µm) ⇔ ⇒ k = { 3; 4; 5; } k4 = ⇒ k λ0 5.0.5 2,5 = ( µm) = ( µm) 1 k+ k+ k+ 2 0,38 ≤ 2,5 ≤ 0,76 ⇔ 2,8 ≤ k ≤ 6.6 ( k ∈ Z ) k+ λ4 = 0.714 µm k = ⇒ λ5 = 0,556 µm k6 = ⇒ λ6 = 0,455µm k = ⇒ λ = 0,385µm 17 Vậy vị trí vân sáng bậc xạ λ = 0,5µm có vân tối bốn xạ nói II BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 1:Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Yâng nguồn S phát ánh sáng đơn sắc :màu tím λ1 = 0,42µm, màu lục λ2 = 0,56µm, màu đỏ λ3 = 0,7µm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục tím hai vân sáng liên tiếp nói A 15vân lục 20 vân tím B 14vân lục 19 vân tím C 14vân lục 20vân tím D 13vân lục 18vân tím Bài 2: Trong thí nghiệm Y − âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 0,5 mm , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D = m Nguồn S phát đồng thời xạ có bước sóng λ1 = 0, µ m , λ2 = 0,5 µ m λ3 = 0, µ m Trên khoảng từ M đến N với MN = cm có vân màu với vân trung tâm biết M N hai vân màu với vân trung tâm? A B C D Bài 3: Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc :λ1(tím) = 0,4μm , λ2(lam) = 0,48μm , λ3(đỏ) = 0,72μm hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím Số vân màu lam vân màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể A 27 vân lam, 15 vân đỏ B 30 vân lam, 20 vân đỏ C 29 vân lam, 19 vân đỏ D 31 vân lam, 21 vân đỏ Bài 4: Trong thí nghiệm khe Young giao thoa ánh sáng , nguồn S phát đồng thời ba ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt: 0,40 µm (màu tím), 0,48 µm (màu lam) 0,72 µm (màu đỏ) Giữa vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có vân có màu đơn sắc lam vân có màu đơn sắc đỏ: A 11 vân lam, vân đỏ B vân lam, vân đỏ C 10 vân lam, vân đỏ D vân lam, vân đỏ Bài 5: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, hai khe cách a=1mm, hai khe cách quan sát khoảng D=2m Chiếu vào hai khe đồng thời ba xạ có bước sóng λ1 = 0,4 µm, λ2 = 0,56 µm λ3 = 0,72 µm Hỏi đoạn MN phía so với vân trung tâm với xM=1cm xN=10 cm có vạch đen xạ trùng nhau? A B C D − Bài 6: Trong thí nghiệm Y âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 0,5 mm , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D = m Nguồn S phát đồng thời xạ có bước sóng λ1 = 0, µ m , λ2 = 0,5 µ m 18 λ3 = 0, µ m Trên khoảng từ M đến N với MN = cm có vân màu với vân trung tâm biết M N hai vân màu với vân trung tâm? A B C D Bài 7: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng có a=1mm D=1m Khe S chiếu đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng λ1 =400nm ;λ2 =500nm : λ3 =600nm Gọi M điểm nằm vùng giao thoa quan sát cách vị trí trung tâm O khoảng 7mm Tổng số vân sáng đơn sắc ba xạ quan sát đoạn OM A 19 B 25 C 31 D 42 Bài 8: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng, khe S phát đồng thời ánh sáng đơn sắc, có bước song tương ứng λ1 = 0,4 µm, λ2 = 0,48 µm λ3 = 0,64 µm Trên màn, khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu trùng với vân trung tâm, quan sát thấy số vân sáng đơn sắc A 11 B C 44 D 35 Bài 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng, nguồn S phát đồng thời ba xạ có bước sóng λ1 = 400nm; λ2 = 500nm; λ3 = 750nm Giữa hai vân sáng gần màu với vân trung tâm quan sát thấy có loại vân sáng? A B C D Bài 10: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 50cm ánh sáng sử dụng gồm xạ có bước sóng : λ1 = 0,64μm , λ2 = 0,6μm , λ3 = 0,54μm λ4 = 0,48μm Khoảng cách ngắn hai vân màu với vân sáng trung tâm là? A 4,8mm B 4,32 mm C 0,864 cm D 4,32c D KẾT QUẢ ĐỐI CHỨNG Khi sử dụng đề tài vào tiết tập, kết cho thấy tất học sinh áp dụng đề tài hứng thú, say sưa việc xây dựng 19 phương pháp giải đề xuất toán, dạng toán để giáo viên giải Tôi nhận thấy em học sinh hứng thú việc phát giải vấn đề, qua rèn luyện cho em phương pháp nghiên cứu khoa học Trong trình giảng dạy thực nghiệm với đối tượng học sinh lớp 12, năm học 2018 – 2019 với hai phương pháp khác nhau: Phương pháp theo chủ đề (lớp 12A2 12A8) phương pháp truyền thống (lớp 12A3 12A9), với nội dung “Giao thoa ánh sáng” Đối chứng lớp 12A2 với lớp 12A2 (học lực tương đương), lớp 12A8 với lớp 12A9 (học lực tương đương) Kết thu từ kiểm tra 15 phút sau: Chất lượng Lớp Điểm loại khá, giỏi Điểm loại trunh bình Điểm loại yếu 12 A2 84% 14% 2% 12 A3 65% 27% 8% 12 A8 60% 30% 10% 12 A9 35% 45% 20% Đối chứng kết thu từ việc áp dụng đề tài cho thấy hiệu việc sử dụng đề tài khả quan E KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT I KẾT LUẬN 20 Theo chủ trương Sở GD&ĐT Thanh Hóa GDDT đổi phương pháp nhằm nâng cao chất lượng hiệu dạy học, việc giảng dạy tập theo chủ đề hướng tích cực, phương pháp làm cho học sinh hăng say, chủ động hoạt động chiếm lĩnh tri thức Việc xây dựng kiến thức tổng quát cho học kích thích em học sinh hoạt động cách tích cực từ em tự trang bị cho phương pháp giải tốn cách khoa học nhanh Qua thực tế giảng dạy trường phổ thông nhận thấy, học sinh tiếp cận nội dung mà chương trình SGK mà khơng tổng qt hóa, phân dạng phân tích kỹ khì kết học tập kết kỳ thi không cao Mặc dù cố gắng đúc rút kinh nghiệm trình dạy học, khai thác triển khai nội dung đề tài để giới thiệu với em học sinh đồng nghiệp, song chuẩn bị có nhiều hạn chế việc trình bày khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong trao đổi, góp ý chia sẻ kinh nghiệm quý đồng nghiệp để đề tài hoàn chỉnh II KIẾN NGHỊ - ĐỀ XUẤT Do tính chất thi trắc nghiệm, nên hầu hết học sinh dường tải với việc học Vì trình giảng dạy giáo viên nên người định hướng giúp em học sinh phát vấn đề giải vấn đề hướng dẫn thầy Làm vừa giải tỏa áp lực cho em, vừa tạo hứng thú cho em say mê học tập Qua tìm hiểu, trao đổi thơng tin tơi biết ngành giáo dục tỉnh Thanh Hóa có nhiều thầy giáo có nhiều kinh nghiệm, sáng tạo dạy học, có nhiều đề tài sáng kiến kinh nghiệm có tính thực tiễn cao Tơi mong muốn Sở GD&ĐT tuyển tập đề tài sáng kiến kinh nghiệm hay để tạo thành tập san chuyên môn cho toàn thể giáo viên học sinh vận dụng q trình dạy học Tơi xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Sách tập Vật lí 12 CB 21 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 Mơn Vật lí Nguyễn Thanh Hải NXB Giáo Dục Giải chi tiết 99 đề thi thử quốc gia Đoàn Văn Lượng ( quyển) Website : http://thuvienvatly.com , http://www.vatlylamdong.com XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Trần Thái Bình 22 ... dạng học theo chủ đề với tiêu đề “ SÁNG TẠO TRONG BÀI GIẢNG GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG ” nhằm giúp em nắm rõ hiểu sâu lý thuyết giao nói chung giao thoa sóng ánh sáng nói riêng, làm hành trang cho... tượng giao thoa ánh sáng 11 - Hai nguồn phát ánh sáng có bước sóng - Hiệu số pha dao động hai nguồn không đổi theo thời gian C BÀI TẬP I BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng. .. vạch sáng trùng ba xạ giao thoa Theo lý thuyết giao thoa ánh sáng đơn sắc cho hệ thống vân giao thoa riêng Do thực đồng thời ba xạ cho tượng giao thoa Số vạch sáng trùng = trùng (N1, N3) - ân sáng