Lý 12: CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG (Lần 1)

+Điều kiện: Cũng như sóng cơ chỉ có các sóng ánh sáng kết hợp mới tạo ra được hiện tượng giao thoa.. + Vân tối cách vân trung tâm một số nguyên bán lần khoảng vân i. Chiếu vào hai khe [r]

CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG (Lần 1) I Tán sắc ánh sáng

* Hiện tượng tán sắc ánh sáng: Là tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trường suốt

* Ánh sáng đơn sắc ánh sáng có màu định, có bước sóng định không bị tán sắc truyền qua lăng kính

Bước sóng ánh sáng đơn sắc λ = vf

* Chiết suất môi trường có giá trị khác ánh sáng có màu khác nhau, giá trị nhỏ đối với ánh sáng đỏ, lớn với ánh sáng tím

7 màu bản: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím cam vang luc lam cham tim

n n n n n n n cam vang luc lam cham tim v v v v v v v

* Khi truyền qua môi trường suốt khác vận tốc ánh sáng thay đổi, bước sóng ánh sáng thay đổi cịn tần số ánh sáng khơng thay đổi nên màu sắc không đổi

* Ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Bước sóng ánh sáng nhìn thấy: 0,38 m    0,76 m

II Nhiễu xạ ánh sáng:

* Nhiễu xạ ánh sáng: tượng ánh sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng gặp vật cản *Giao thoa nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có chất sóng

II Giao thoa ánh sáng

1 Hiện tượng giao thoa ánh sáng

+Khái niệm: Hiện tượng giao thoa ánh sáng tượng chồng chất hai (hay nhiều) sóng sóng ánh sáng, kết trường giao thoa xuất vân sáng, vân tối xen kẽ

+Điều kiện: Cũng sóng có sóng ánh sáng kết hợp tạo tượng giao thoa Nguồn sáng kết hợp nguồn phát ánh sáng có: cùng tần số có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian

2 Giao thoa khe Y-âng : Với:

+ a = S1S2 khoảng cách hai khe sáng

+ D = OI khoảng cách từ hai khe sáng S1, S2 đến quan sát

+S1M = d1; S2M = d2

x = OM (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét

a Hiệu đường đi: 2 ax

d d d

D

    (1)

b Khoảng vân i: khoảng cách hai vân sáng hai vân tối cạnh nhau:

i = λDa

c Vị trí vân sáng vân tối: *Vị trí vân sáng: xs = k

λD

a =ki k  Z k = 0: Vân sáng trung tâm

k = 2: Vân sáng bậc

* Vị trí vân tối: x = (k + 0, 5)λDa = (k + 0, 5)i k  Z k = 0, k = -1: Vân tối thứ

k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba *Nhận xét:

+ Vân sáng cách vân trung tâm số nguyên lần khoảng vân i + Vân tối cách vân trung tâm số nguyên bán lần khoảng vân i

3 Ứng dụng:

- Đo bước sóng ánh sáng: λ = iaD

BÀI TẬP VÍ DỤ Vị trí vân sáng bậc k: s

k

x  ki; Vị trí vân tối thứ n: xnt   n 0,5i Với i D a

 

Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng Cho a=2mm; D=1,6m Chiếu vào hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng 450nm

a) Xác định khoảng vân quan sát

b) Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối thứ kể từ vân trung tâm

c) Xác định khoảng cách vân sáng bậc bậc phía với vân trung tâm d) Xác định khoảng cách vân sáng bậc vân tối thứ hai phía với vân trung tâm Tóm tắt:

a=2mm D=1,6m

=450nm=450.10—9m a i=?

b 5s ?

x  ; 6t ? x  c xs3_ 7s ? d xs4 _t 3 ?

Giải:

a Khoảng vân : 3   

3 450.10 1,

0,36.10 0,36

2.10

D

i m i mm

a

 

 

    

b Vị trí vân sáng bậc 5: x5s    5i 5.0,36 1,8mm

Vị trí vân tối thứ 6: x6t   6 0,5i 5,5.3, 1,98 mm

*Khoảng cách hai vân x1 x2 :  x x2x1

Nếu hai vân cùng phía so với vân trung tâm x1 x2cùng dấu Nếu hai vân khác phía so với vân trung tâm x1 x2 khác dấu c Khoảng vân sáng bậc 3x3s 3i bậc 7x7s 7i phía với vân trung tâm:

xs3_ 7s  x7sx3s  7i3i 4i1, 44mm d Khoảng vân sáng bậc 4 

s

x  i vân tối thứ 3x3t  2,5i hai phía với vân trung tâm:

xs4 _t 3  x3t x4s  2,5i4i 1,5i0,54mm

Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng Cho a=1,2mm; D=0,9m Người ta quan sát vân sáng, khoảng cách hai vân sáng 3,6mm Tính bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm

Tóm tắt:

a=1,2mm=1,2.10-3mm D=0,9m

d9s=3,6mm=3,6.10-3mm =?

Giải: Khoảng vân: d9s=8i => i= d9s/8=0,45.10-3m Bước sóng ánh sáng:

3

6 1, 2.10 0, 45.10

0, 6.10 0,9

ai

m D

     

Ví dụ 3:Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=2m Chiếu vào hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0, 7m Bề rộng vùng giao thoa L=6mm có vân trung tâm nằm

a Xác định khoảng vân quan sát ? b Tính khoảng cách vân sáng liên tiếp ?

c Xác định số vân sáng vân tối vùng giao thoa ? Tóm tắt:

a=2mm=2.10-3mm D=2m

0, m

   =0,7.10-6m L=6mm

a i=? b d5s=? c Ns=?; Nt=?

Giải:

a Khoảng vân:

   

6

3

0, 7.10

0, 7.10 0,

2.10

D

i m i mm

a

 

 

    

b Khoảng cách vân sáng liên tiếp: d5s=4i=4.0,7=2,8mm

*Xác định số vân vùng giao thoa trãi miền tử x1 đến x2: +Số vân sáng: giải bất phương trình:

1

1 s s s

x x

x k i x k k

i i

      

Khi : Ns= số giá trị ks +Số vân tối: giải bất phương trình:

 

1 t 0,5 0,5 s 0,5 t

x x

x k i x k k

i i

         

Khi : Ns= số giá trị kt

c Ta có: x1=-L/2=-3mm; x2= +L/2=+3mm + Số vân sáng:

1 3

4, 29 4, 29 0, 0,

s s s

x x

k k k

i i



        

0; 1; 2; 3;

s s

k N

        vân sáng + Số vân tối:

1 0,5 0,5 0,5 0,5 4,88 3,89

0, 0,

t t t

x x

k k k

i i



            

0; 1; 2; 3;

s t

k N

        vân tối

*Nếu miền giao thoa đối xứng cách tính số vân nhanh là: Lấy phần nguyên của: L n

i     

  _là số nguyên +n số chẵn =>n=Nt ; Ns=n+1

+n số lẻ =>n=Ns ; Nt=n+1

- Áp dụng cho câu c:   8,57 0, L i         

    (số chẵn)=Nt => Ns=8+1=9 BÀI TẬP

1 Trong thí nghiệm Iâng giao thoa với nguồn sáng đơn sắc, hệ vân có khoảng vân i Nếu khoảng cách hai khe nửa khoảng cách từ hai khe đến gấp đơi so với ban đầu khoảng vân màn:

A giảm bốn lần B không đổi C tăng lên hai lần D tăng lên bốn lần 2: Trong thí nghiệm Young, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,75μm Nếu thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ' thấy khoảng vân giao thoa giảm 1,5 lần Tìm λ' A.λ' = 0,65μm B.λ' = 0,6μm C.λ' = 0,4μm D.λ' = 0,5μm

3. Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) giao thoa ánh sáng đơn sắc, hai khe hẹp cách mm, mặt phẳng chứa hai khe cách quan sát 1,5 m Khoảng cách vân sáng liên tiếp 3,6 mm Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm

x2

x1

Giống giao thoa sóng cơ: miền giá trị kt

A 0,48 μm B 0,40 μm C 0,60 μm D 0,76 μm

4. Trong thí nghiệm Y âng giao thoa ánh sáng, bước sóng ánh sáng đơn sắc 600nm, khoảng cách hai khe hẹp 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến 2m Khoảng vân quan sát có giá trị bằng:

A 1,5mm B 0,3mm C 1,2mm D 0,9mm

5. Trong TN Iâng giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách 2mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng ở, khoảng vân đo 0,2 mm Vị trí vân sáng bậc ba kể từ vân sáng trung tâm là:

A 0,4 mm; B 0,5 mm; C 0,6 mm; D 0,7 mm

6. Trong TN Iâng giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách 2mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng , khoảng vân đo 0,2 mm Vị trí vân tối thứ tư kể từ vân sáng trung tâm là:

A 0,4 mm; B 0,5 mm; C 0,6 mm; D 0,7 mm

7. Thí nghiệm khe Young với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6μm;hai khe sáng cách 2mm ,cách 1m Vân tối thứ xuất vị trí?

A.0,45 mm B. 0,45 mm C 4,5 mm D 0,45 mm -0,75 mm 8.Hai khe Young cách 2,5mm,cách 2m.Chiếu sáng hai khe nguồn đơn sắc có bước sóng 500nm.Tại điểm M cách vân trung tâm 2,6mm ta có :

A.Vân sáng bậc B Vân sáng bậc C Vân tối thứ D Vân tối thứ

9. Hai khe Iâng cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 μm Các vân giao thoa hứng cách hai khe 2m Tại điểm M cách vân trung tâm 1,2 mm có?

A vân sáng bậc B vân sáng bậc C vân sáng bậc D vân sáng bậc 10. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe Iâng 1mm, khoảng cách từ chứa hai khe tới quan sát là1m Hai khe chiếu ánh sáng đỏ có bước sóng 0,75 μm, khoảng cách vân sáng bậc bốn đến vân sáng bậc 10 bên vân sáng trung tâm

A 2,8 mm; B 3,6 mm; C 4,5 mm; D 5,2 mm

11. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo khoảng cách từ vân sáng bậc bốn đến vân sáng bậc 10 phía vân sáng trung tâm 2,4 mm Khoảng vân

A i = 4,0 mm; B i = 0,4 mm; C i = 6,0 mm; D i = 0,6 mm

12. Trong thí nghiệm giao thoa Young, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách hai khe tới hứng vân D = 1,2m Khe S phát đồng thời hai xạ màu đỏ có bước sóng 0,76m màu lục có bước sóng 0,48m Khoảng cách từ vân sáng màu đỏ bậc đến vân sáng màu lục bậc là:

A 0,528mm B 1,20mm C 3,24mm D 2,53mm

13.Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng a=0,8mm;D= 2m, chiếu đồng thời hai xạ bước sóng dùng thớ nghiệm 0,6m 0, 4m.Khoảng cách hai vân sáng bậc hai hai ánh

sáng đơn sắc ( phía so với vân trung tâm )

A 0,5 mm B 1mm C 1,2 mm D mm

14. Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến m Ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm có bước sóng 0,5 m Vùng giao thoa rộng 26 mm (vân trung tâm giữa) Số vân sáng

A 15 B 17 C 13 D 11

15: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, hai khe chiếu ánh sáng có bước sóng  = 0,5m, biết S1S2 = a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D =1m Bề rộng vùng giao thoa quan sát L =13mm Tính số vân tối quan sát

A 14 B 11 C 12 D 13

A 21 vân sáng 22 vân tối B 21 vân sáng 20 vân tối C 23vân sáng 22 vân tối D 10 vân sáng 11 vân tối

17.Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm Khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 2,5 m, bề rộng miền giao thoa 1,25 cm Tổng số vân sáng vân tối có miền giao thoa

A 21 vân B 15 vân C 17 vân D 19 vân

18. Trong giao thoa vớí khe Young có a = 1,5mm, D = 3m, người ta đếm có tất vân sáng mà khoảng cách hai vân sáng 9mm Tìm λ?

A 0,75μm B 0,55μm C 0,4μm D 0,6μm

19.Trong thí nghiệm young giao thoa ánh sáng nhìn thấy, a= 2mm; D=1m Sử dụng ánh sáng có bước sóng λ khoảng vân đo 0,2mm Thay xạ xạ λ’> λ vị trí vân sáng bậc λ có vân sáng λ’.Giá trị λ’ là?

A 0,52 μm B 0,58 μm C 0,48 μm D 0,6 μm

20: Thực giao thoa ánh sáng khe Iâng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Người ta đo khoảng cách vân sáng vân tối nằm cạnh 1mm Trên miền từ M đến N hai bên so với vân trung tâm, cách vân trung tâm 6mm; 7mm có vân sáng ?

A vân B vân C vân D vân

21: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, hai khe S1 S2 chiếu ánh sáng đơn sắc có bước

sóng  Khoảng cách hai khe 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến m Người ta đo khoảng cách vân sáng liên tiếp mm Biết điểm M N màn, khác phía so với vân sáng trung tâm cách vân sáng trung tâm mm 13,2 mm Trong khoảng cách từ M đến N có vân sáng?

A 14 B 19 C 20 D

22. Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm xạ có bước sóng 1 = 750 nm, 2 = 675 nm 3 = 600 nm Tại điểm M vùng giao thoa mà hiệu khoảng cách đến hai khe 1,5 m có vân sáng xạ A 2 3 B 3 C 1 D 2

23: Trong thí nghiệm Young giao thoa ás đơn sắc, người ta thấy khoảng vân tăng thêm 0,3 mm dời để

khoảng cách hai khe thay đổi đoạn 0,5 m Biết hai khe cách a = mm Bước sóng ás sử dụng là:

A 0,40µm B 0,58µm C 0,60µm D 0,75µm

24. Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát m Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng 0,45µm Khoảng vân giao thoa