Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 và vân tối thứ 8 ở cùng một bên vân sáng trung tâm.. Xác định khoảng cách giữa vân tối thứ 5 và vân sáng bậc 4 ở hai bên vân sáng trung tâm.[r]
(1)Giao thoa ánh sáng đơn sắc Nguyễn Văn Đạt, Lạng Giang 1, Bắc Giang
MỘT SỐ YÊU CẦU THƯỜNG GẶP VỚI BÀI TOÁN
GIAO THOA ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC
Thân tặng bạn học sinh thuvienvatly.comĐây tập cụ thể Tuy vậy, bạn học sinh đọc cách chậm dãi, khơng vội vàng Có thể sẽ giúp ích chút cho có tính kiên trì
Một khe sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6m Phía sau khe S đoạn 20cm người ta đặt hai khe hẹp S1 S2 song song với song song với khe S, cho S cách S1 S2 đoạn Khoảng cách hai khe S1 S2 2mm Phía sau hai khe S1, S2, người ta đặt hứng ảnh E song song và cách mặt phẳng chứa S1S2 đoạn 2m
a Xác định khoảng vân giao thoa Áp dụng công thức: i λ.D
a
Thay số: = 0,6.10-3mm, D = 2.103mm, a = 2mm Ta có i = 0,6mm b Xác định vị trí vân sáng bậc vân tối thứ
xS5 = 5.i = 3mm Vân sáng bậc cách vân sáng trung tâm 3mm xT7 = 6,5i = 3,9mm Vân tối thứ cách vân sáng trung tâm 3,9mm
c Xác định khoảng cách vân sáng bậc vân tối thứ bên vân sáng trung tâm + Vân sáng bậc cách vân trung tâm 3i
+ Vân tối thứ cách vân trung tâm 7,5i
Do hai vân bên vân trung tâm, nên khoảng cách chúng là: 7,5i – 3i = 4,5i = 2,7mm d Xác định khoảng cách vân tối thứ vân sáng bậc hai bên vân sáng trung tâm
Do hai vân hai bên vân trung tâm, nên khoảng cách chúng 5i + 4i = 9i = 5,4mm e Xác định số vân sáng, số vân tối đoạn OM = mm (khơng tính vân sáng trung tâm)
Lập tỉ số: n OM 3,3
i 0,
( Việc giống ta xuất phát từ sát sau điểm O, phía M đếm xem có khoảng vân i đoạn OM) Kết đếm đoạn OM có khoảng vân chẵn dư 1/3 khoảng vân
(2)Giao thoa ánh sáng đơn sắc Nguyễn Văn Đạt, Lạng Giang 1, Bắc Giang
Ta lưu ý rằng: Nếu phép tính ta tính n = 3,6 có nghĩa điểm M đẩy sang bên phải vượt qua vân tối Vậy trường hợp n = 3,6 số vân tối
Vậy để tính số vân sáng, số vân tối đoạn OM ta làm sau: + Tính n OM
i
+ Số vân sáng đoạn OM (không kể vân trung tâm) NS = [n] với [n] phần nguyên n + Số vân tối đoạn OM có hai khả năng:
NT = [n] phần dư n nhỏ 0,5
NT = [n] + phần dư n lớn 0,5
f Xác định số vân sáng, số vân tối đoạn MN (M N bên vân trung tâm, OM = 8,2mm ON = 3,15mm)
Áp dụng cách làm phần e Tính được:
+ Trên đoạn OM có: 13 vân sáng, 14 vân tối + Trên đoạn ON có: vân sáng, vân tối Vậy tính đoạn MN có: 13 – = vân sáng
14 – = vân tối
g Xác định số vân sáng, số vân tối đoạn CD Biết CO = 3,45mm, DO = 4,35mm, C D nằm hai phía vân trung tâm
Áp dụng cách làm phần e Tính được:
+ Trên đoạn CO có: vân sáng, vân tối + Trên đoạn OD có: vân sáng, vân tối
Vậy đoạn CD có: + + = 13 vân sáng ( +1 có vân sáng trung tâm) + = 13 vân tối
h Xác định số vân sáng, số vân tối vùng giao thoa Biết bề rộng vùng giao thoa 2,6cm
Ta lưu ý, Do tính đối xứng, nên vùng giao thoa PQ có điểm đầu điểm cuối đối xứng với qua O (Xem hình đề bài) Vậy PO = OQ = 1,3cm = 13mm
Áp dụng cách làm phần e Tính được:
+ Trên đoạn PO có: 21 vân sáng, 22 vân tối + Trên đoạn QO có: 21 vân sáng, 22 vân tối
(3)Giao thoa ánh sáng đơn sắc Nguyễn Văn Đạt, Lạng Giang 1, Bắc Giang Để tính số vân sáng, số vân tối vùng giao thoa thực theo bước sau:
+ Tính :
PQ
OP 2 PQ
n
i i 2i
+ Số vân sáng vùng giao thoa: NS = 2[n] + Với [n] phần nguyên n + Số vân tối vùng giao thoa có hai khả năng:
NT = 2[n] nếu phần dư n nhỏ 0,5
NT = 2[n] + nếu phần dư n lớn 0,5 ( Vì bên thêm vân tối nữa)
i Hệ vân dịch chuyển ta đổ đầy vào vùng không gian làm thí nghiệm chất lỏng suốt có chiết suất n = 1,5
Khi đổ chất lỏng vào khơng gian làm thí nghiệm, tính đối xứng hai bên đường SO trì, vậy, vân trung tâm O.
Tuy nhiên, tốc độ ánh sáng v = c/n ( giảm trước n lần, với n = 1,5 chiết suất chất lỏng) nên bước sóng ánh sáng giảm n lần, khoảng vân giao thoa giảm so với trước n lần Vậy, các vân sáng hai bên vân trung tâm tiế lại gần O trước.
Đề đặt câu hỏi, ví dụ như: Khi đổ chất lỏng vào, vân sáng bậc trùng vói vị trí vân sáng chưa đổ chất lỏng?
(4)Giao thoa ánh sáng đơn sắc Nguyễn Văn Đạt, Lạng Giang 1, Bắc Giang
Trong trường hợp này, đại lượng a, D khơng thay đổi gì, nên khoảng vân i có độ lớn cũ.
Tuy nhiên, vân trung tâm bị dịch đến O’, nơi mà ánh sáng từ S, theo hai đường nhau, đến vào thời điểm!
Do tốc độ ánh sáng theo hai đường nhau, thời gian truyền sáng nhau, nên tổng quãng đường truyền phải
Vậy ta có: ' ' ' '
1 2 1 d d d d d d d d
Trong SGK, ta có cơng thức: d2 d1 ax
D
Chứng minh tương tự ta có: ' '
1 ax'
d d
D '
(lưu ý, công thức dùng x’<<D’) Vậy (*) tương đương với: x x '
D D ' Hệ thức cho thấy, ba điểm S’, H O’ thẳng hàng với
Khi S di chuyển, đoạn nối nguồn S vân trung tâm O lấy H làm trục quay Do khoảng vân không đối nên ta suy hệ thống vân bị tịnh tiến lên
k Quay lại với hình vẽ đề Đặt phía sau khe S1 song song, mỏng, suốt, có chiết suất n = 1,5, có bề dày 1µm Hỏi hệ thống vân giao thoa dịch chuyển nào?
Trong trường hợp này, đại lượng a, D khơng thay đổi nên khoảng vân i có độ lớn cũ.
Tuy nhiên, vân trung tâm bị dịch chuyển đến O’, nơi mà ánh sáng từ S, theo hai đường nhau, đến thời điểm.( Hãy suy nghĩ, lại thế?)
Ánh sáng từ S1, qua mỏng chậm so với bên ngồi ( v = c/n, với n chiết suất)
Do để đến O’ thời điểm với ánh sáng từ S2 O’ phải gần S1 Do O’ lệch phía đặt
bản mỏng đoạn x0 so với ban đầu
Thời gian ánh sáng từ S1 phía mỏng
d e
c
mỏng e e ne
c
v c
n
Thơi gian ánh sáng từ S2 tới O’ d
c
Ánh sáng từ S1 từ S2 tới O’ lúc, nên ta có:
1
d e ne d
c c c
Vậy ta có: d2 – d1 = (n – 1)e
Mặt khắc:
2 ax
d d
D
nên ta có: ax0 (n 1)e
D Từ suy ra:
(n 1)eD x
a