SKKN phân loại và hướng dẫn phương pháp giải bài tập trắc nghiệm phần sóng ánh sáng lớp 12 cơ bản

MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu đề tài III Đối tượng nghiên cứu IV Các phương pháp nghiên cứu V Giới hạn không gian đối tượng nghiên cứu VI Phạm vi kế hoạch nghiên cứu PHẦN II NỘI DUNG I Cơ sở việc lựa chọn sáng kiến II Nội dung đề tài II-1 Cơ sở lí thuyết II-2 Phân loại phương pháp giải Dạng 1: Tán sắc ánh sáng .………………………………… ….5 Dạng 2: Giao thoa ánh sáng đơn sắc…… .11 Dạng 3: Giao thoa với ánh sáng đa sắc, ánh sáng trắng………… ……23 III Kết thực hiện: ……………………… …………………… …….…35 PHẦN III: KẾT LUẬN Kết luận… ……………………………………………………………………36 Nhận xét tổ chuyên môn, Hội đồng nhà trường……………………………37 Phiếu đăng kí viết Sáng kiến kinh nghiệm…………………………………… 38 Tài liệu tham khảo….……….…………………………… ………………… 39 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I Lý chọn đề tài Trong đề thi ĐH – CĐ mơn Vật lí, nội dung kiến thức thuộc chương Sóng ánh sáng chiếm tỉ lệ không nhỏ, khoảng từ đến câu Trong trình hướng dẫn ơn tập cho học sinh ngồi ơn tập lí thuyết việc hướng dẫn học sinh giải tập thiếu.Hơn việc phân loại dạng tốn tìm phương pháp giải cho dạng cần thiết Thơng qua không trang bị củng cố kiến thức cho em học sinh , mà rèn luyện kỹ để giúp em giải nhanh, xác toán thuộc chủ đề thi trắc nghiệm từ đạt điểm cao kì thi Đại học – Cao đẳng Xuất phát từ lý nói nên tơi chọn đề tài “ Phân loại hướng dẫn phương pháp giải tập trắc nghiệm phần sóng ánh sáng lớp 12 bản” để giúp học sinh ôn tập tốt chương q trình ơn thi ĐH – CĐ II Mục đích nghiên cứu đề tài Phân dạng tập cho học sinh dễ học có phương pháp giải nhanh, xác tập chương Sóng ánh sáng – Vật lí lớp 12 – III Đối tượng nghiên cứu Giáo viên nhóm vật lí học sinh lớp 12A1,2,5 trường THPT Triệu Thái IV Các phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp - Phân tích, nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài - Điều tra thực tiễn - Thực nghiệm, đối chứng…… V Giới hạn không gian đối tượng nghiên cứu - Trường THPT Triệu Thái, Thị trấn Lập Thạch, huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc VI Phạm vi kế hoạch nghiên cứu - Phạm vi đề tài áp dụng trình giảng dạy chương Sóng ánh sáng - Thực nghiệm đối chứng lớp 12A1, 12A2,12A5 trường THPT Triệu Thái năm học 2017 - 2018.Trong lớp thực nghiệm 12A1,2 lớp đối chứng 12A5 - Thời gian nghiên cứu từ tháng năm 2017 đến tháng năm 2018 Phần II NỘI DUNG I- Cơ sở việc lựa chọn sáng kiến Cơ sở lí luận: Để nâng cao chất lượng giáo dục việc đổi phương pháp dạy học cần thiết.Trong trình đổi phải lấy học sinh làm trung tâm Để thúc đẩy trình nhận thức, phát triển tư sáng tạo, rèn luyện kĩ tự học cho học sinh việc tìm tòi sử dụng phương pháp dạy học phù hợp cần thiết.Vì có phương pháp dạy học khoa học kích thích hứng thú học tập học sinh, từ mang lại hiệu cao trình dạy học Cơ sở thực tiễn: Hình thức kiểm tra đánh giá, thi ĐH - CĐ mơn Vật lí trắc nghiệm, đòi hỏi học sinh khơng phải hiểu sâu rộng kiến thức mà phải có phương pháp giải nhanh, xác tốn Vật lí.Vì q trình giảng dạy việc phân dạng đưa phương pháp giải nhanh cho học sinh cần thiết II Nội dung đề tài II -1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tán sắc ánh sáng - Chiếu chùm sáng trắng song song hẹp vào lăng kính, kết chùm sáng khơng bị lệch phía đáy lăng kính mà bị phân tách thành nhiều chùm sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.Hiện tượng gọi tượng tán sắc ánh sáng - Nguyên nhân tượng tán sắc ánh sáng do: Thứ nhất: Ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Thứ hai: Chiết suất mơi trường suốt ( lăng kính) ánh sáng có màu khác khác nhau, nhỏ với ánh sáng màu đỏ, lớn với ánh sáng màu tím 2.Giao thoa ánh sáng - Khi hai chùm sáng kết hợp gặp chúng giao thoa với cho hình ảnh vân sáng, vân tối xen kẽ - Thực giao thoa với ánh sáng trắng thu vạch sáng trắng giữa, xung quanh có dải màu màu sắc cầu vồng - Giao thoa chứng thực nghiệm khẳng định ánh sáng có tính chất sóng - Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số màu sắc xác định - Một ánh sáng chân khơng có bước sóng λ mơi trường có chiết suất n có bước sóng λ ' = λ n II- PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG 1- TÁN SẮC ÁNH SÁNG A Tóm tắt lí thuyết - Định luật khúc xạ ánh sáng: n sin i n n v = n21 = = kx với = sin r n1 nt n1 v2 - Hiện tượng phản xạ tồn phần Điều kiện để có phản xạ tồn phần: Ánh sáng đị từ mơi trường chiết quang môi trường chiết quang( n1 > n2 ) Góc tới lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần i ≥ igh n Trong : sin igh = n - Lăng kính:  sini1 = nsinr1  sini = nsinr  2   A = r1 + r2  D = i1 + i2 − A - Khi góc tới i A nhỏ D = (n-1)A - Khi góc lệch cực tiểu D = Dmin tia ló tia tới đối xứng qua mặt phân giác góc chiết quang Khi i1 = i = i m r1 = r2 = A/2 Dmin = 2im - A sin Dmin + A A = nsin 2 Tiêu cự - Độ tụ thấu kính - Tiêu cự trị số đại số f khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm với quy ước: f > với thấu kính hội tụ f < với thấu kính phân kì (|f| = OF = OF’) - Khả hội tụ hay phân kì chùm tia sáng thấu kính đặc trưng độ tụ D xác định : D= 1 1 = (n − 1)  +  f  R1 R2  (f : mét (m); D: điốp (dp)) Với quy ước: R > : mặt cầu lồi R < : mặt cầu lõm R = ∞: mặt phẳng B Các dạng tập phương pháp giải: Ví dụ 1: Một bể sâu 1,5m chứa đầy nước Một tia sáng Mặt Trời rọi vào mặt nước bể góc tới i, có tani = 4/3 Biết chiết suất nước ánh sáng đỏ ánh sáng tím nđ = 1,328 nt = 1,343 Bề rộng quang phổ tia sáng tạo đáy bể bằng: A 19,6mm B 14,64mm C 12,86mm D 16,99mm Hướng dẫn giải + tan i = ⇒ i = 53,130 + Áp dụng định luật khúc xạ I: sin 53,130 = nd sin rd = nt sin rt ⇒ sin rd = I sin 53,130 ⇒ rd = 37, 040 1,328 sin 53,130 ⇒ rt = 36,560 1,343 + Độ rộng vệt sáng: DT = OD − OT = h ( tgrd − tgrt ) sin rt = H T Đ = 1500 ( tan 37, 040 − tan 36,560 ) = 19, ( mm ) ĐS: DT = 19, ( mm ) Chọn đáp án A Ví dụ 2: Trong thí nghiệm người ta chiếu chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào cạnh lăng kính có góc chiết quang A = theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang Sử dụng ánh sáng vàng, chiết suất lăng kính 1,65 góc lệch tia sáng A 4,00 B 5,20 C 6,30 D 7,80 Hướng dẫn giải Vì A < 100 ⇒ i < 100 ADCT: D = (n-1)A =( 1,65 – 1)*8 = 5,20 Chọn đáp án B Ví dụ 3: Chiếu tia sáng trắng tới vng góc với mặt bên Amột lăng kính có góc chiết quang A = 40 Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ ánh sáng tím nđ = 1,643 nt = 1,685 Góc tia ló màu đỏ màu tím A 1,66rad B 2,93.103 rad C 2,93.10-3rad D.3,92.10-3rad T Đ Hướng dẫn giải Tia sáng tới vng góc với mặt bên lăng kính truyền thẳng, tới mặt bên thứ hai góc tới i = A Do góc A nhỏ nên góc i nhỏ,ta áp dụng cơng thức gần đúng: nt i = rt ; nd i = rd Góc tia ló màu đỏ màu tím ∆r = rt − rd = (nt − nd ).i = (nt − nd ) A = 2,93.10 −3 rad => Chọn đáp án C Ví dụ 4: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A= 0, coi nhỏ, có chiết suất ánh sáng đỏ tím n đ = 1,578 nt = 1,618 Cho chùm sáng trắng hẹp rọi vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang Góc tạo tia đỏ tia tím sau ló khỏi lăng kính A 0,3o Hướng dẫn giải B 0,5o C 0,2o D 0,12o A Tia sáng vng góc với mặt phân giác góc chiết quang A nên góc i nhỏ( i = ADCT: D = (n − 1) A ta có: A ) Dt = (nt − 1) A; Dd = (nd − 1) A Đ Góc lệch tia đỏ tia tím sau qua lăng kính là: D = Dt − Dd = (nt − nd ) A = 0, 20 T  Chọn C Ví dụ 5: Một lăng kính có góc chiết quang nhỏ A = có chiết suất n = 1,62 màu lục Chiếu chùm tia tới song song hẹp, màu lục vào cạnh lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang A cho phần chùm tia sáng khơng qua lăng kính, phần qua lăng kính bị khúc xạ Khi M, song song với mặt phẳng phân giác góc A cách 1m có hai vết sáng màu lục a Tính khoảng cách hai vết sáng ? A 5,6cm B 5,6mm C 6,5cm D 6,5mm b Nếu chùm tia sáng nói chùm ánh sáng trắng, với chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đỏ tím nđ = 1,61 nt = 1,68 A d chiều rộng quang phổ liên tục bao nhiêu? L A 0,73cm B 0,73mm C 0,37cm D 0,37mm x Hướng dẫn giải L a Vì góc A,i nhỏ nên ADCT D = (n − 1) A Từ hình vẽ: x = d tan D ≈ (n − 1) Arad d Thay số ta x ≈ 6,5cm Chọn C A d b Từ hình vẽ ta thấy : xd ∆x = xt − xd xt Đ Theo kết phần a ta có : ∆x = xt − xd = (nt − nd ) Arad d T Thay số ta ∆x ≈ 0, 73cm => chọn A Ví dụ 6(ĐH 2011): Chiếu từ nước khơng khí chùm tia sáng song song hẹp (coi tia sáng) gồm thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng Tia ló đơn sắc màu lục là mặt nước (sát với mặt phân cách hai môi trường) Không kể tia đơn sắc màu lục, tia ló ngồi khơng khí tia đơn sắc màu: A lam, tím B đỏ, vàng, lam C đỏ, vàng D tím, lam, đỏ Hướng dẫn giải Theo bài, tia ló màu lục là mặt nước góc tới i tia sáng góc giới hạn phản xạ tồn phần tia lục n < i = ighluc < ighv < ighd Mặt khác: sin igh = ; nd < nv < nluc < nl < nt ⇒ ight < ighl Lục i Như vậy, tia màu lục,các tia ló ngồi khơng khí tia màu đỏ vàng  Chọn C Ví dụ 7: Một thấu kính hội tụ có hai mặt cầu, bán kính 20cm Chiết suất thấu kính tia tím 1,69 tia đỏ 1,60, đặt thấu kính khơng khí Độ biến thiên độ tụ thấu kính đối tia đỏ tia tím A 46,1dp B 64,1dp C 0,46dp D 0,9dp Hướng dẫn giải ADCT: D= 1 1 = (n − 1)  +  f  R1 R2  Thay số: Dt = 6,9dp; Dd = 6dp  Chọn D ⇒ ∆D = Dt − Dd = 0,9dp Ví dụ 8: Chiếu vào mặt bên lăng kính có góc chiết quang A=60o chùm ánh sáng trắng hẹp Biết góc lệch tia màu vàng đạt giá trị cực tiểu Tính góc lệch tia màu tím Biết chiết suất lăng kính ánh sáng vàng 1,52 ánh sáng tím 1,54 A 40,720 B 51,2o C 60o D 29,6o Hướng dẫn giải Góc lệch tia màu vàng đạt giá trị cực tiểu: sin i = nv sin A ⇒ i = 49, 460 Tia tím đến lăng kính góc tới góc tới tia vàng i1t = i = 49, 460 sin i1t = nt sin r1t ⇒ r1t = 29,57 r2t = A − r1t = 30, 430 sin i2t = nt sin r2t ⇒ i2t = 51, 250 Góc lệch tia tím: D = i1t + i2t − A ; 40, 720 => Chọn A C Bài tập vận dụng Câu 1: Góc chiết quang lăng kính 80 Chiếu tia sáng trắng vào mặt bên lăng kính, theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang Đặt quan sát, sau lăng kính, song song với mặt phẳng phân giác lăng kính cách mặt phân giác đoạn 1,5m Chiết suất lăng kính tia đỏ n đ = 1,50 tia tím nt = 1,54 Độ rộng quang phổ liên tục quan sát A 7,0mm B 8,4mm C 6,5mm D 9,3mm Câu2:(ĐH 2009) Chiếu xiên chùm sáng hẹp gồm hai ánh sáng đơn sắc vàng lam từ không khí tới mặt nước A chùm sáng bị phản xạ toàn phần B so với phương tia tới, tia khúc xạ vàng bị lệch tia khúc xạ lam C tia khúc xạ ánh sáng vàng, tia sáng lam bị phản xạ tồn phần D so với phương tia tới, tia khúc xạ lam bị lệch tia khúc xạ vàng Câu 3: Cho lăng kính có góc chiết quang A đặt khơng khí Chiếu chùm tia sáng hẹp gồm ba ánh sáng đơn sắc: da cam, lục, chàm, theo phương vng góc mặt bên thứ tia lục ló khỏi lăng kính nằm sát mặt bên thứ hai Nếu chiếu chùm tia sáng hẹp gồm bốn ánh sáng đơn sắc: đỏ, lam, vàng, tím vào lăng kính theo phương tia ló khỏi lăng kính mặt bên thứ hai: A có tia màu lam B gồm hai tia đỏ vàng C gồm hai tia vàng lam D gồm hai tia lam tím Câu 4(ĐH 2011): Một lăng kính có góc chiết quang A = (coi góc nhỏ) đặt khơng khí Chiếu chùm ánh sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang, gần cạnh lăng kính Đặt ảnh E sau lăng kính, vng góc với phương chùm tia tới cách mặt phẳng phân giác góc chiết quang 1,2 m Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ n đ = 1,642 ánh sáng tím nt = 1,685 Độ rộng từ màu đỏ đến màu tím quang phổ liên tục quan sát A 5,4 mm B 36,9 mm C 4,5 mm D 10,1 mm Câu 5: Một lăng kính có góc chiết quang A = 30 có chiết suất n = 1,62 màu lục Chiếu chùm tia sáng trắng song song, hẹp tới mặt bên góc tới i = 450 Biết chiết suất lăng kính tia sáng màu vàng n v = 1,52 Góc lệch tia sáng màu vàng so với tia sáng màu lục là: A 4,280 B 20 C 30 D 7,720 Câu 6: Một lăng kính thuỷ tinh có góc chiết quang A = 80 Chiết suất thuỷ tinh làm lăng kính ánh sáng màu đỏ ánh sáng màu tím n đ = 1,6444 nt = 1,6852 Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp, coi tia sáng, vào mặt bên lănh kính theo phương vng góc với mặt Góc tạo tia ló màu đỏ màu tím A 0,057rad B 0,57rad C 0,0057rad D 0,0075rad Câu 7: Một thấu kính thuỷ tinh, có hai mặt cầu lồi giống nhau, bán kính mặt 20cm Chiết suất thấu kính tia đỏ nđ = 1,50 tia tím nt = 1,54 Khoảng cách tiêu điểm tia đỏ tiêu điểm tia tím ? A 1,60cm B 1,48cm C 1,25cm D 2,45cm Câu 8: Chiếu tia sáng trắng vào mặt bên lăng kính có tiết diện thẳng tam giác cho tia tím có góc lệch cực tiểu Chiết suất lăng kính tia tím nt=√3 Để cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu góc tới phải giảm 150 Chiết suất lăng kính tia đỏ có giá trị gần A 1,4792 B 1,5361 C 1,4355 D 1,4142 10 thấy vị trí vân sáng bậc xạ λ1 có vân sáng bậc xạ λ2 Bước sóng λ2 xạ là: A 0,6µm B 0,583µm C 0,429µm D 0,417µm Hướng dẫn giải kλ 6.0,5 1 - Tại vị trí vân trùng ta có: k1λ1 = k2 λ2 ⇒ λ2 = k = = 0, 6µ m => Chọn A b) Tìm khoảng nhỏ hai vân sáng màu với vân trung tâm k λ m - Lập tỉ số: k = λ = n =phân số tối giản ⇒ k1min = m; k2min = n - Khoảng cách nhỏ hai vân trùng : x≡min = k1min λ1 D λD = k2min a a -> Vị trí vân sáng trùng màn: x = k x≡min ; k ∈ Z Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa dùng khe Young có khoảng cách từ ảnh đến hai khe D = 2,5m , khoảng cách hai khe a = 2,5mm Chiếu đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0, 48µ m; λ2 = 0, 64µ m vân sáng màu với vân trung tâm gần cách vân trung tâm: A 1,92mm B 1,64mm C 1,72mm D 0,64mm Hướng dẫn giải k 0, 64 - Lập tỉ số: k = 0, 48 = x≡ = k1min λ1 D 0, 48.2,5 = = 1,92mm a 2,5 => Chọn đáp án A Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Young ta có a = 0,2mm, D = 1,2m Nguồn gồm hai xạ có λ1 = 0,45µm λ2 = 0,75µm Cơng thức xác định vị trí hai vân sáng trùng hai xạ là: A 9k(mm) B 10,5k(mm) C 13,5k(mm) D 15k (mm) Hướng dẫn giải k 0, 75 - Lập tỉ số: k = 0, 45 = x≡ = k1min λ1 D 0, 45.1, = = 13,5mm a 0, Cơng thức xác định vị trí hai vân sáng trùng hai xạ: x = 13,5k(mm) => Chọn đáp án C c) Tìm số vân sáng trùng đoạn MN 24 - Làm tương tự giao thoa với ánh sáng đơn sắc i khoảng cách nhỏ hai vân trùng Ví dụ Hai khe Y âng chiếu sáng ánh sáng có λ1=0,6μm; λ2=0,5μm Biết a = 2mm, D = 2m Biết M, N hai điểm đối xứng qua vân trung tâm, MN = 15mm Số vân sáng màu với vân trung tâm đoạn MN là? Hướng dẫn giải λD 0, 6.2 = 3mm - Lập tỉ số: k = 0, = ⇒ x≡ = k1min = a 2 k MN 0,5 15 - Lập tỉ số: 2.x = 2.3 = + 0,5 ≡ => Số vân sáng màu với vân trung tâm đoạn MN là: N ≡ = 2.2 + = d) Tìm số vân sáng quan sát đoạn MN - Tìm số vân sáng xạ λ1 giả sử N1 - Tìm số vân sáng xạ λ2 giả sử N - Tìm số vân sáng trùng hai xạ,giả sử N ≡ Mỗi vị trí trùng vân sáng hai xạ thấy vân sáng ⇒ Tổng số vân sáng quan sát là: N = N + N − N ≡ - Nếu hỏi số vân đơn sắc đoạn MN lưu ý vân trùng vân sáng không vân đơn sắc nên số vân đơn sắc là: N = N1 + N − N ≡ Ví dụ Hai khe Y âng chiếu sáng ánh sáng có λ1=0,6μm; λ2=0,5μm Biết a = 2mm, D = 2m Biết M, N hai điểm đối xứng qua vân trung tâm, MN = 15mm a) Số vân sáng quan sát đoạn MN ? Hướng dẫn giải - Áp dụng phương pháp giải phần giao thoa với ánh sáng đơn sắc ta tính được: số vân sáng xạ λ1 N1 = 25 số vân sáng xạ λ2 N = 31 - Sử dụng kết tính ví dụ ta có N ≡ = => số vân sáng quan sát là: N = N1 + N − N ≡ = 51 b) Số vân sáng đơn sắc quan sát đoạn MN Hướng dẫn giải Số vân đơn sắc là: N = N1 + N − N ≡ = 46 Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khe S phát đồng thời ánh sáng đơn sắc, có bước sóng λ1=0,50μm λ2=0,75μm Xét M vân sáng bậc 25 ứng với λ1 N vân sáng bậc ứng với λ2, M, N phía vân sáng trung tâm, MN (không kể M N) ta đếm vân sáng? A B C D Hướng dẫn giải 0,5D 3D = mm a a 0, 75 D 4,5 D xN = = mm a a 0,5D 0, 75 D 1,5 D ; i2 = ; x≡ = - Ta tính được: i1 = a a a - Số vân sáng xạ λ1 : 3D 0,5 D 4,5 D N1 = - Số vân sáng xạ λ2 : 3D 0, 75D 4,5D Chọn A (Vì khơng kể M N nên không lấy dấu “ = “) 2- Sự trùng vân tối - Vị trí vân tối x = (2k + 1) λD i = (2k + 1) 2a - Khi hai vân tối trùng : i1 i = (2k + 1) 2 (2k1 + 1) λ2 i2 A(2n + 1) A - Lập tỉ số: (2k + 1) = λ = i = B(2n + 1) = B = phân số tối giản 1 x1 = x2 => (2k + 1) Với k1 ; k2 số nguyên ( 2k1 + 1), ( 2k2 + 1)là số lẻ => A,B phải số lẻ Như để có vân tối trùng Thứ : Phân số A/B phân số tối giản Thứ hai : A B phải số lẻ - Khoảng cách nhỏ hai vân tối trùng khoảng cách nhỏ hai vân sáng trùng 26 - Vị trí vân tối trùng nhau: x = (2n + 1) Ai1 Tính số vân tối trùng giống tính số vân tối giao thoa với xạ Ví dụ : Thí nghiệm giao thoa I – Âng với hai xạ đơn sắc có khoảng cách từ hai khe đến D = m khoảng cách hai khe sáng a = 2mm, cho biết khoảng vân đo xạ i1 = 0,7 mm i2 = 0,5 mm Hỏi trường giao thoa L = 1cm số vân tối trùng hai xạ ? Hướng dẫn giải: (2k + 1) i2 A Lập tỉ số: (2k + 1) = i = = B = phân số tối giản => A = B = * Khoảng cách nhỏ hai vân tối trùng : x≡min = 5i1 = 3,5mm L 10 * Lập tỉ số: x = 2.3,5 = + 0, 428 ≡ => Số vân tối trùng N ≡ = Hoặc giải theo cách khác sau: Vị trí vân tối trùng hai xạ: x = (2n + 1) Ai1 = 3,5n + 1, 75 Số vân tối trùng số giá trị nguyên n thỏa mãn L L ≤ 3,5n + 1, 75 ≤ 2 −5 ≤ 3,5n + 1, 75 ≤ ⇔ −1,93 ≤ n ≤ 0,93 ⇔ n = −1;0 −  Vậy có vân tối trùng cuarhai xạ Ví dụ 8: Trong thí nghiệm Y-Âng : a = 2mm, D = 1m Khe S chiếu đồng thời xạ đơn sắc λ1 = 600nm λ2 =500nm Bề rộng miền giao thoa L=4cm, có điểm mà cường độ sáng triệt tiêu A B C D.6 Hướng dẫn giải (2k1 + 1) λ2 0,5 A = = = = (2k2 + 1) λ1 0, 6 B B số lẻ nên khơng có vị trí cường độ sáng bị triệt tiêu  Chọn A 3-2 Giao thoa với nguồn sáng gồm xạ ( λ1 , λ2 λ3 ) Tìm khoảng cách nhỏ hai vân trùng k λ m 11 - Lập tỉ số: k = λ = m = phân số tối giản 21 27 k1 λ3 m12 = = = phân số tối giản k3 λ1 m31 k2 λ3 m22 = = = phân số tối giản k3 λ2 m32 k1min = BCNN (m11 , m12 ) ; k2 = BCNN (m21 , m22 ) ; k3min = BCNN (m31 , m32 ) - Khoảng cách nhỏ vân trùng: x≡ = k1min λ1 D a - Tìm số vân trùng đoạn MN làm tương tự giao thoa với hai xạ Ví dụ 9: Trong thí nghiệm Y-âng nguồn sáng phát lúc xạ λ1 = 0,66 µm (đỏ), λ2 = 0,55µm (lục), λ3 = 0,44µm (tím) a) Vị trí có vân sáng trùng vân bậc màu đỏ A 25 B 10 C 15 D b) Trong khoảng hai vân kề nhau, màu vân trung tâm có vân sáng đơn sắc màu tím A 10 B C 14 D6 c) Trong khoảng hai vân kề màu vân trung tâm có vân sáng màu lục tím trùng A B C D d) Trong khoảng hai vân kề màu vân trung tâm có vân sáng màu đỏ tím trùng A B C D Hướng dẫn giải a) Lập tỉ số k λ 0,55 k λ 0, 44 k λ 0, 44 - k = λ = 0, 66 = - k = λ = 0, 66 = 3 - k = λ = 0,55 = Như vị trí vân trùng ba xạ có vân sáng bậc k1min = BCNN (5, 2) = 10 ánh sáng màu đỏ => Chọn B 28 b) Theo phần a vị trí vân trùng ba xạ có vân sáng bậc k3min = BCNN (5,3) = 15 ánh sáng màu tím => Trong khoảng hai vân kề nhau, màu vân trung tâm có 14 vân sáng ánh sáng màu tím Để tìm số vân đơn sắc màu tím ta phải tìm xem số 14 vân sáng màu tím có vân trùng với màu đỏ, vân trùng với màu lục k1 k3 0 6 12 10 15 Từ bảng ta thấy khoảng hai vân kề nhau, màu vân trung tâm có vân trùng màu tím với màu đỏ k2 k3 0 10 12 15 Từ bảng ta thấy khoảng hai vân kề nhau, màu vân trung tâm có vân trùng màu tím với màu lục Như số vân đơn sắc màu tím khoảng hai vân kề nhau, màu vân trung tâm : N = 14 − − = => Chọn B Từ bảng ta suy đáp án phần c => Chọn D phần d => Chọn B 3-3 Giao thoa với ánh sáng trắng - Vân trung tâm O vân sáng bậc k = tất ánh sáng đơn sắc nên ánh sáng trắng - Ở hai bên vân trung tâm dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím, tím gần O hơn, gọi quang phổ ánh sáng trắng - Các tốn thường gặp là: a) Tìm bề rộng quang phổ bậc k Vị trí vân đỏ bậc k: x dk = k λd D a Vị trí vân tím bậc k: xtk = k λt D a ⇒ ∆x k = x dk − xtk = k λd D λD D − k t = k ( λ d − λt ) a a a 29 Ví dụ 10: Trong thí nghiệm Young với ánh sáng trắng (0,4 µm ≤ λ ≤ 0,75µm), cho a = 1mm, D = 2m Hãy tìm bề rộng quang phổ liên tục bậc A 2,1 mm B 1,8 mm C 1,4 mm D.1,2 mm Hướng dẫn giải ∆xk = k ADCT D (λd − λt ) = (0, 75 − 0, 4) = 2,1mm a  Chọn A b) Tìm số xạ đơn sắc cho vân sáng( vân tối) điểm M - Giả sử M cách vân sáng trung tâm đoạn x có vân sáng bậc k xạ λ Ta có: x = k λD a Mà λt < λ < λd ax ( µm) kD ax ⇔ λt < < λd kD ⇒ λ= ⇔ k < k < k max , ( k ∈ Z ) Số giá trị nguyên k số xạ đơn sắc cho vân sáng M - Tại M cách vân sáng trung tâm đoạn x có vân tối ax λD λ= ( µm) Ta có: x = (k + ) (1) ⇒ (k + ) D a ax λt < < λd λ < λ < λ ⇔ ⇔ k < k < k max , ( k ∈ Z ) Mà t d (k + ) D Số giá trị nguyên k số xạ đơn sắc cho vân tối M Ví dụ 11: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe sáng chiếu ánh sáng trắng (0,38µm ≤ λ ≤ 0,76µm) Khoảng cách hai khe 0,3mm khoảng cách từ chứa hai khe tới hứng ảnh 90cm Tại điểm M cách vân trung tâm 0,6cm Hỏi có ánh sáng đơn sắc cho vân sáng M ? A B C D Hướng dẫn giải λ= ax 0,3.6 = = kD k 0,9 k Số xạ cho vân sáng M số giá trị nguyên k thỏa mãn 0,38 ≤ ≤ 0, 76 ⇔ 2, 63 ≤ k ≤ 5, 26 ⇒ k = 3, 4,5 k Vậy có xạ cho vân sáng M Ví dụ 12: Thực giao thoa ánh sáng khe Young với ánh sáng trắng, có bước sóng biến thiên từ λđ = 0,760µm đến λt = 0,400µm Tại vị trí có vân sáng bậc xạ λ = 0,550 µ m có vân sáng xạ ? A Bức xạ có bước sóng 0,393µm 0,458µm B Bức xạ có bước sóng 0,3938µm 0,688µm 30 C Bức xạ có bước sóng 0,4583µm 0,6875µm D Khơng có xạ Hướng dẫn giải 0,55 D 2, 75 D = a a ax 2, 75 λ= = kD k Vị trí M có x = Số xạ cho vân sáng M số giá trị nguyên k thỏa mãn 2, 75 ≤ 0, 76 ⇔ 3, 62 ≤ k ≤ 6,875 ⇒ k = 4,5, k Vậy M vân sáng bậc λ = 0,550 µ m có xạ ứng với 2, 75 k =4⇒λ = = 0, 6875µ m 2, 75 k =6⇒λ = = 0, 4583µ m 0, ≤  Chọn C Ví dụ 13: Trong thí nghiệm Y-âng: khoảng cách hai khe 0,4mm, ảnh cách hai khe 2m Nếu sử dụng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 µ m tới 0,72 µ m để tiến hành thí nghiệm số xạ bị tắt điểm M cách vân trung tâm 2cm A B C D Hướng dẫn giải λ= ax 0, 4.20 = = 1 (k + ) D (k + ).2 (k + ) 2 Số xạ bị tắt M số giá trị nguyên k thỏa mãn 0, ≤ k+ ≤ 0, 72 ⇔ 5,55 ≤ k + ≤ 10 ⇒ k = 6, 7,8,9 Vậy có xạ bị tắt M, chọn A c) Tính phần chồng lên bậc phổ ánh sáng trắng Tính phần chồng lên quang phổ bậc k quang phổ bậc m ánh sáng trắng( k < m): - Tính khoảng cách từ vân đơn sắc màu đỏ bậc k đến vân trung tâm xdk = k λd D a - Tính khoảng cách từ vân đơn sắc màu tím bậc m đến vân trung tâm xtm = m λt D a - Phần chồng lên nhau: ∆x = xdk − xtm = (k λd − mλt ) D a Ví dụ 14: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng: khoảng cách khe mm, khoảng cách từ hai khe đến 1,5 m Nguồn S phát ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm Vùng chồng lên quang 31 phổ ánh sáng trắng bậc hai bậc ba có bề rộng A 0,760 mm B 0,285 mm C 0,380 mm D 0,250 mm Hướng dẫn giải - Phần chồng lên nhau: ∆x = xd2 − xt3 = (2λd − 3λt ) D 1,5 = (2.0, 76 − 3.0,38) = 0, 285mm a  Chọn B C Bài tập vận dụng Câu 1: Trong thí nghiệm giao thoa Young, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách hai khe tới D = 1,2m Khe S phát đồng thời hai xạ màu đỏ có bước sóng 0,76µm màu lục có bước sóng 0,48µm Khoảng cách từ vân sáng màu đỏ bậc đến vân sáng màu lục bậc phía với vân trung tâm là: A 0,528mm B 2,352 mm C 0,0528mm D 0,2353mm Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, chiếu sáng lúc vào hai khe hai xạ có bước sóng λ1 = 0,5µm λ2 Quan sát màn, thấy vị trí vân sáng bậc xạ λ1 có vân sáng bậc xạ λ2 Bước sóng λ2 xạ là: A 0,6µm B 0,583µm C 0,429µm D 0,417µm Câu 3: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khe S S2 chiếu sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 5000A0 λ2 = 4000A0 Khoảng cách hai khe S1S2 = 0,4mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 80cm Tại điểm có tọa độ sau có trùng vân sáng λ1 λ2 A x = - 4mm B x = 3mm C x = - 2mm D x = 5mm Câu Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khe S phát đồng thời ánh sáng đơn sắc, có bước sóng λ1=0,48μm λ2=0,64μm Khoảng cách hai khe a = 1mm, khoảng cách hai khe đến D = 2m Trên khoảng rộng 2cm đối xứng qua vân trung tâm, số vân sáng đơn sắc quan sát là: A 36 B 31 C 26 D 34 Câu Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng cho a=0,2cm ; D=1,5m Khe S phát hai xạ λ1 = 0,76µm (đỏ), λ2 = 0,57µm (lục) Trên đoạn MN = 2cm đối xứng với vân trung tâm có vân a) màu vàng (vân trùng) :A B C D 11 b) màu lục: A 17 B 35 C 36 D 52 c) màu đỏ A 36 B 24 C 17 D 34 d) sáng A 52 B 70 C 84 D 71 Câu Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát m Nguồn sáng dùng thí nghiệm gồm hai xạ có bước sóng λ1 = 450 nm λ2 = 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 là: A B C D 32 Câu Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc, xạ màu đỏ có bước sóng 720 nm xạ màu lục có bước sóng λ (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 λ A 500 nm B 520 nm C 540 nm D.560 nm Câu 8: Một nguồn sáng điểm nằm cách hai khe Young phát đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 λ2 Khoảng vân đơn sắc λ1 đo mm Trong khoảng rộng L = 2,4 cm màn, đếm 19 vạch sáng, có vạch kết trùng hệ hai vân; biết hai ba vạch trùng nằm khoảng L Số vân sáng đơn sắc λ2 quan sát là: A B 10 C 11 D Câu thí nghiệm Y âng, khoảng cách hai khe 0,8mm, khoảng cách từ hai khe tới 1,2m Chiếu đồng thời hai xạ λ 1=0,75μm λ2=0,45μm vào hai khe Vị trí cho vân tối hai xạ trung (x[mm]; t ∈ Z) là: A x = 4,765t + 2,6343 B x = 3,375t + 1,6875 C x = 5,634t + 3,264 D 2,765t + 2,6343 Câu 10 Trong thí nghiệm Y-Âng : a = 2mm, D = 1m Khe S chiếu đồng thời xạ đơn sắc λ1 = 700nm λ2 =500nm Bề rộng miền giao thoa L=4cm, có điểm mà cường độ sáng triệt tiêu A B C 10 D 22 Câu 11 Trong thí nghiệm Young nguồn ánh sáng trắng, độ rộng quang phổ bậc 1,8mm quang phổ bậc rộng: A 2,7mm B 3,6mm C 3,9mm D 4,8mm Câu 12 Chiếu vào hai khe I-âng chùm ánh sáng trắng (bước sóng từ 390nm đến 760nm), có a=1mm, D=2m Xác định khoảng cách ngắn từ vân trung tâm đến vị trí mà có hai xạ cho vân sáng? A 7,84mm B 2,34mm C 2,40mm D 1,16mm Câu 13 Trong thí nghiệm giao thoa I-âng, a=1mm, D=1m Chiếu vào hai khe ánh sáng trắng (bước sóng từ 400nm đến 750nm) a) Đặt khe máy quang phổ vị trí cách vân trung tâm 3mm máy quang phổ ta thu vạch phổ: A B C D.5 b) Nếu tăng khoảng cách từ hai khe tới lến đến 2m, có xạ cho vân tối điểm N cách vân trung tâm 6mm? A B C D Câu 14 Thực thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng Khoảng cách hai khe mm, quan sát đặt song song với mặt phẳng chứa hai khe cách hai khe m Chiếu sáng hai khe ánh sáng trắng có bước sóng 0,400 μm ≤ λ ≤ 0,750 μm Bước sóng lớn xạ cho vân tối điểm N màn, cách vân trung tâm 12 mm, A 0,706 μm B 0,735 μm C 0,632 μm D 0,685 μm 33 Câu 15 a=2mm, D=2m, λ1=0,64μm; λ2=0,54μm; λ3=0,48μm Trên bề rộng giao thoa L = 40mm ( đối xứng qua vân trung tâm) có vân sáng xạ λ1 ? A 42 B.44 C 45 D 41 Câu 16 Chiếu vào hai khe I-âng đồng thời xạ: 750nm (đỏ); 600nm (vàng); 500nm (lục) Giữa hai vân liên tiếp màu vân trung tâm có vân màu vàng? A B C D Câu 17 Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khe S phát đồng thời ánh sáng đơn sắc, có bước sóng λ1=0,40μm; λ2=0,48μm λ3=0,64μm Trên khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu trùng với vân trung tâm, quan sát thấy số vân đơn sắc là: A 11 B 44 C 35 D Câu 18 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 Câu 19.Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe chiếu ánh sáng trắng (0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm ) Biết miền chồng quang phổ bậc quang phổ bậc 0,32mm Độ rộng quang phổ giao thoa bậc là: A 0,21mm B 0,16mm C 0,36mm D 0,12mm Câu 20.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young , người ta dùng ánh sáng trắng có bước sóng nằm khoảng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75 μm Khoảng cách khe 0,5mm , khoảng cách mặt phẳng chứa hai khe đến 1m Bề rộng vùng quang phổ bậc nằm chồng lên quang phổ bậc A 0,29mm B 0,6mm C 0,36mm D 0,42mm 34 III KẾT QUẢ Khi thực đề tài thấy hầu hết em học sinh lớp hứng thú u thích mơn Vật lí Các em sơi tiết học, mạnh dạn hăng hái tham gia phát biểu đóng góp ý kiến xây dựng Các em đề xuất tốn hay để giáo viên trao đổi Sau học xong chương đa số em biết cách phân loại, giải có phương pháp giải nhanh Qua kiểm tra khảo sát tổng kết chương, kết đạt sau: Kết Điểm Điểm khá, giỏi trunh bình 12 A1 45% 53% 2% 12A2 31% 64% 5% 12A5 28% 65% 7% Lớp Điểm yếu Đối chứng kết thu từ việc áp dụng đề tài cho thấy nhận thức học sinh lớp 12A5 yếu so với 12A1,2 sau áp dụng đề tài kết học tập em có nhiều tiến bộ, điều cho thấy hiệu việc sử dụng đề tài khả quan 35 Phần III KẾT LUẬN Trong trình 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 dễ học, dễ hiểu dễ vận dụng vào việc giải đề thi Việc phân loại có định hướng dạng tập kích thích em học sinh hoạt động cách tích cực để tự trang bị cho phương pháp giải tốn cách khoa học Qua thực tế giảng dạy trường phổ thông nhận thấy, luyện tập cho học mà khơng phân dạng phân tích kỹ để tìm phương pháp giải kết học tập thể qua kỳ thi không cao Mặc dù với lượng tập thời gian nhau, định hướng cho em phân dạng tìm phương pháp giải học sinh vừa nhớ lâu áp dụng nhanh chóng thi trắc nghiệm đạt kết khả quan Mặc dù cố gắng tìm tòi tham khảo nhiều nguồn tài liệu để nội dung đề tài giới thiệu với em học sinh đồng nghiệp phong phú, song kinh ngiệm thực tế giảng dạy nhiều hạn chế, chắn khơng tránh khỏi có sai sót Rất mong trao đổi, góp ý chia sẻ kinh nghiệm quý đồng nghiệp để đề tài hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Lập Thạch, ngày 14 tháng 12 năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác 36 Người viết Đặng Thị Huệ NHẬN XÉT CỦA TỔ CHUYÊN MÔN, HỘI ĐỒNG NHÀ TRƯỜNG VỀ BÁO CÁO SKKN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lí lớp 12 Nâng cao – NXBGD Sách giải tốn Vật lí 12 – tập 3- Bùi Quang Hân – NXBGD Bài tập Vật lí sơ cấp – tập – Vũ Thanh Khiết – NXBGD Sách hướng dẫn giải nhanh dạng tập trắc nghiệm Vật lí – Hồng Danh Tài – Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Phương pháp giải tốn Vật lí 12 – Vũ Thanh Khiết – NXBGD Các dạng tập trắc nghiệm mơn Vật lí – Phạm Đức Cường – NXB Hải Phòng 38 ... em giải nhanh, xác tốn thuộc chủ đề thi trắc nghiệm từ đạt điểm cao kì thi Đại học – Cao đẳng Xuất phát từ lý nói nên chọn đề tài “ Phân loại hướng dẫn phương pháp giải tập trắc nghiệm phần sóng. .. sóng ánh sáng lớp 12 bản để giúp học sinh ôn tập tốt chương trình ôn thi ĐH – CĐ II Mục đích nghiên cứu đề tài Phân dạng tập cho học sinh dễ học có phương pháp giải nhanh, xác tập chương Sóng ánh. .. trình giảng dạy chương Sóng ánh sáng - Thực nghiệm đối chứng lớp 12A1, 12A2,12A5 trường THPT Triệu Thái năm học 2017 - 2018.Trong lớp thực nghiệm 12A1,2 lớp đối chứng 12A5 - Thời gian nghiên