Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 2.2 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=1,2m. Trên bề rộng vùng giao thoa L=5,5mm quan sát được 11 vân sáng có vân trung tâm nằm chính giữa và có hai vân sáng nằm ngoài cu[r]
(1)`
CHUYÊN ĐỀ
GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG
A LÝ THUYẾT CƠ BẢN
I Ánh sáng đơn sắc – Ánh sáng trắng
+ Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu định gọi màu đơn sắc
+ Ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
+ Kết thí nghiệm tán sắc ánh sáng Niutơn: tượng tán sắc ánh sáng tượng tia sáng sau qua lăng kính khơng bị lệch phía đáy lăng kính mà bị tách thành dãy màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Màu đỏ bị lệch nhất, màu tím bị lệch nhiều
+ Kết thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc: chùm sáng có màu xác định (chẳng hạn màu lục) qua lăng kính bị lệch phía đáy lăng kính mà khơng bị tán sắc
II Giao thoa ánh sáng
1 Nguồn kết hợp: nguồn có tần số độ lệch pha khơng đổi theo thời gian
2 Thí nghiệm
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young
S1, S2 hai khe sáng; O vị trí vân sáng trung tâm
a (m): khoảng cách hai khe sáng
D (m): khoảng cách từ hai khe sáng đến λ (m): bước sóng ánh sáng
L (m): bề rộng vùng giao thoa, bề rộng trường giao thoa Hiệu đường từ S1, S2 đến điểm A màn
(2)+ Kết thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc Young (Iâng): Trên ảnh ta thu vạch sáng song song cách sen kẽ vạch tối (các vạch sáng tối xen kẽ đặn)
3 Giải thích
- Hiện tượng giao thoa ánh sáng giải thích thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng
- Trong vùng gặp sóng ánh sáng có chỗ hai sóng gặp pha, chúng tăng cường lẫn tạo nên vân sáng Ngược lại, hai sóng ngược pha chúng triệt tiêu lẫn tạo nên vân tối
4 Ý nghĩa: giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trong khẳng định ánh sáng có tính chất sóng
B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE I ÂNG
I- Giao thoa với ánh sáng đơn sắc
Dạng 1: Vị trí vân sáng- vị trí vân tối- khoảng vân: a- Khoảng vân: khoảng cách vân sáng liền kề
i = λ.aD ( i phụ thuộc λ ⇒ khoảng vân ánh sáng đơn sắc khác khác với thí nghiệm)
b- Vị trí vân sáng bậc k: Tại ứng với Δ d = d2 – d1 = k λ , đồng thời
sóng ánh sáng truyền tới pha x ❑sk = ± k λ.D
a = ± k.i
Để A vân sáng trung tâm k = hay Δ d =
k = 0: ứng với vân sáng trung tâm k = ± 1: ứng với vân sáng bậc …………
k = ± n: ứng với vân sáng bậc n
c- Vị trí vân tối thứ k + 1: Tại ứng với Δ d =(k + 12 ) λ Là vị trí hai sóng ánh sáng truyền tới ngược pha
x ❑Tk+1 = ±(k+ 2)
λ.D
a = ±(k+ 2).i
Hay vân tối thứ k: x ❑Tk = (k - 0,5).i
Ví dụ: Vị trí vân sáng bậc là: x ❑5S = 5.i
Vị trí vân tối thứ 4: x ❑T4 = 3,5.i (Số thứ vân – 0,5) Dạng 2: Khoảng cách vân
Loại 1- Khoảng cách vân chất liên tiếp: l = (số vân – 1).i
Ví dụ: khoảng cách vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i
Loại 2- Giữa vân sáng vân tối bất kỳ:
Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k vân tối thứ k’, vị trí: x ❑sk = k.i; x ❑Tk
=(k – 0,5).i Nếu:
+ Hai vân phía so với vân trung tâm: Δx = |xs k
− xt k '
(3)+Hai vân khác phía so với vân trung tâm: Δx=xs k
+xt k '
-Khoảng cách vân sáng vân tối liền kề : 2i nên vị trí vân tối thứ liên tiếp xác định: xt =k i
2 (với k lẻ: 1,3,5,7,….)
VD: Tìm khoảng cách vân sáng bậc vân tối thứ Giải: Ta có xs5=5i; xt6=(6−0,5)=5,5i
+ Nếu hai vân phía so với vân trung tâm: Δx=xt6− xs5=5,5i −5i=0,5i
+ Nếu hai vân khac phía so với vân trung tâm : Δx=xt6+x5s=10,5i
Loại 3- Xác định vị trí điểm M trường giao thoa cách vân trung tâm khoảng xM có vân sáng hay vân tối, bậc ?
+ Lập tỉ số:
M
x n i
Nếu n ngun, hay n Z, M có vân sáng bậc k=n
Nếu n bán nguyên hay n=k+0,5 với k Z, M có vân tối thứ k +1
Ví dụ:
Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc bước sóng λ=600 nm chiếu sáng hai khe
song song với F cách 1m Vân giao thoa quan sát M song song với phẳng chứa F1 F2 cách 3m Tại vị trí cách vân trung tâm
6,3m có
A.Vân tối thứ B Vân sáng bậc C Vân tối thứ D Vân sáng bậc
Giải: Ta cần xét tỉ số xi
Khoảng vân i= λDa =1,8mm, ta thấy 6,31,8=3,5 là số bán nguyên nên vị trí
cách vân trung tâm 6,3mm vân tối Mặt khác xk+¿
t=¿
2 )i= 6,3 nên (k+
2 )=3,5 nên k= Vậy vị trí cách vân
trung tâm 6,3mm vân tối thứ chọn đáp án A Dạng 3: Xác định số vân trường giao thoa:
- Trường giao thoa xét chiều rộng khu vực chứa toàn tượng giao thoa hứng màn- kí kiệu L
- Số vân trường giao thoa: + Số vân sáng: Ns = 1+2 [2Li]
+ Số vân tối: NT = [2Li+0,5]
- Số vân sáng, vân tối đoạn MN, với điểm M, N thuộc trường giao thoa nằm bên vân sáng trung tâm:
+ Số vân sáng: Ns = [OMi ] + [ONi ] +1
+ Số vân tối: NT = [OMi +0,5] + [ONi +0,5]
(4)+ Số vân sáng: Ns = [OMi ] - [ONi ]
+ Số vân tối: NT = [OMi +0,5] - [ONi +0,5]
Với M, N vân sáng
Ví dụ:
Trong thí nghiệm Giao thoa anhs sáng khe I âng với ánh sáng đơn sắc
λ = 0,7 μ m, khoảng cách khe s1,s2 a = 0,35 mm, khoảng cách từ khe
đến quan sát D = 1m, bề rộng vùng có giao thoa 13,5 mm Số vân sáng, vân tối quan sát là:
A: vân sáng, vân tối; B: vân sáng, vân tối C: vân sáng, vân tối; D: vân sáng, vân tối
Giải:
Ta có khoảng vân i = λ.aD = 0,7 10−6
0,35 10−3 = 2.10
-3m = 2mm.
Số vân sáng: Ns = [2Li] +1 = [3,375] +1 =
Do phân thập phân 2Li 0,375 < 0,5 nên số vạch tối NT = Ns – = ⇒ Số
vạch tối 6, số vạch sáng ⇒ đáp án A
Bài tập vận dụng: Trong thí nghiệm ánh sáng giao thoa với khe I âng, khoảng cách khe s1, s2 1mm, khoảng cách từ khe đến quan sát mét Chiếu
vào khe ánh sáng có bước sóng λ = 0,656 μ m Biết bề rộng trường giao thoa lag L = 2,9 cm Xác định số vân sáng, quan sát
A: 22 vân sáng, 23 vân tối; B: 22 vân sáng, 21 vân tối C: 23 vân sáng, 22 vân tối D: 23 vân sáng, 24 vân tối
Dạng 4: Giao thoa với khe Young (Iâng) mơi trường có chiết suất n và thay đổi khoảng cách.
Gọi λ bước sóng ánh sáng chân khơng khơng khí Gọi ' bước sóng ánh sáng mơi trường có chiết suất n
' n
a Vị trí vân sáng: x =
k 'D a
=
k D n.a
b.Vị trí vân tối: x =(2k +1)
'D 2a
= (2k +1)
D 2na
c Khoảng vân: i=
'D a
=
D an
d Khi thay đổi khoảng cách:
+ Ta có: i = λDa ⇒ i tỉ lệ với D ⇒ khoảng cách D: i = λDa khoảng cách D’: i’ = λD'a
(5)Ví dụ:
Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc λ = 600nm, chiếu vào khe I âng có a = 1,2mm, lúc đầu vân giao thoa quan sát M đặt cách mặt phẳng chứa S1, S2 75cm Về sau muốn quan sát vân giao thoa có khoảng vân 0,5mm
thì cần phải dịch chuyển quan sát so với vị trí đầu nào?
Giải : Ta có i’ = λD'a ⇒ D’ = i 'λ.a = 0,5 10−3 1,2 10−3
600 10−9 = m Vì lúc đầu
D = 75cm = 0,75m nên phải dịch chuyển quan sát xa thêm đoạn D’- D = 0,25m
Bài tập vận dụng:
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc khe I âng Khi khoảng cách từ khe đến D điểm M vân sáng bậc Nếu tịnh tiến xa khe đoạn 80 cm dọc đường trung trực khe điểm M vân tối thứ Tính D?
Dạng 5: Đặt mỏng trước khe Young
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), ta đặt trước khe
S1 thủy tinh có chiều dày e, chiết suất n.
Khi đặt mỏng trước khe S1 đường tia sáng S1M S2M là:
S1M=d1+(n −1)e S2M = d2
Hiệu quang trình:
δ = S2M - S1M = d2 – d1 – (n – 1)e
Mà d2 – d1 = ax/D
δ = ax/D – (n – 1)e
Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình δ =
δ = ax0/D – (n – 1)e =
Hay: o
(n 1)eD x
a
Hệ thống vân dịch chuyển phía S1 Vì x0>0
Ví dụ:
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc khe I âng biết a = 0,5mm, D = 2m Khoảng cách vân sáng liên tiếp dài 1,2cm, sau sau khe S1 chắn
thủy tinh phẳng mỏng có n = 1,5 vân sáng bị dịch chuyển đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu tìm bề dày e thủy tinh này?
Giải:
Ta có độ dịch chuyển hệ vân giao thoa = độ dịch chuyển vân trung tâm Lúc đầu x ❑s0 = 0, lúc sau: x ❑so ' = x ❑s20
x ❑s
20 = 20i
⇒ Độ dịch chuyển hệ x0 = 20i ⇔ (n−1).a e.D = 20i ⇒ e =
20i.a
(n−1).D =
24.10-3mm= 24 μ m.
S1 S2
(6)Chú ý:
+ Nếu đặt hai mỏng hai đường truyền S1, S2 hệ vân không
dịch chuyển
+ Nếu đặt hai mỏng khác hai đường chuyền độc dịch chuyển hệ vân là; |xe1− xe2|
Bài tập vận dụng:
Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách khe hẹp = 0,2mm, D = 1m Nếu đặt trước hai nguồn sáng mỏng bề dày e = 0,01mm, n = 1,5 có hai mặt song song độ dịch chuyển hệ thống vân bao nhiêu?
Hướng dẫn: x0 = (n−1)a.e.D =
(1,5−1) 0,01 10−3.1
0,2 10−3 = 2,5cm
Dạng 6: Tịnh tiến khe sáng S đoạn y0
Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng Khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng chứa hai khe S1; S2
là d Khoảng cách hai khe S1; S2 a , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe
tới quan sát D
Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương S1 S2 phía S1 đoạn y hệ thống
vân giao thoa di chuyển theo chiều ngược lại đoạn x0
0
yD x
d Ví dụ:
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I âng, có D = 1m, khoảng cách từ nguồn S đến khe d = 20cm Nếu dịch chuyển nguồn sáng S đoạn theo phương vng góc với trụ đối xứng hệ hệ vân dịch chuyển nào?
Giải :
Từ hình vẽ ta có: điểm O’ với hiệu quang trình là: (S’S2 + S2O’) - (S’S1 + S1O’) = (S’S2 – S’S1) + (S2O’ – S1O’) = a.y
d + ax0
D
Muốn O’ vạch sáng Δ d = a.y
d + ax0
D = k λ
Và O’ vạch sáng trung tâm k = 0, lúc Δ d = a.y
d + ax0
D =
⇒ x =- Dyd Dấu (-) chứng tỏ vân trung tâm dịch chuyển ngược chiều so với nguồn sáng S khoảng x = |Dy
d |=
1 103.2
200 =¿ 10mm Bài tập vận dụng:
Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách khe sáng a = 0,5 mm, khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng chứa khe d = 50cm Khe S phát ánh sáng đơn sắc có λ =0,5 μ m Chiếu sáng khe hẹp Để vân tối chiếm chỗ
S S S
’
S O
O ’ x y
(7)của vân sáng liền kề, ta phải dịch chuyển khe S theo phương S1,S2 đoạn b =
bao nhiêu?
Hướng dẫn: Ta có độ dịch chuyển vân trung tâm x = bDd
Để cho vân tối đến chiếm chiếm chỗ vân sáng liền kề hệ vân phải dịch chuyển đoạn 2i , tức là: bDd = 2i ⇒ bD
d = λD
2a ⇒ b = λd
2a = 0,25.10-3 m
II- Giao thoa với chùm ánh sáng đa sắc Nhận xét:
Khi cho chùm đa sắc gồm nhiều xạ chiếu vào khe I âng để tạo giao thoa Trên quan sát hệ vân giao thoa xạ Vân trung tâm chồng chập vân sáng bậc k = xạ Trên thu chồng chập: vạch sáng trùng nhau, vạch tối trùng vạch sáng trùng vạch tối xạ
Ta có: Giao thoa hai hay nhiều xạ:
Dạng 1: Vị trí vân sáng trùng: k1i1=k2i2= ⇒k1λ1=k2λ2
⇒k1
k2
=λ2 λ1
=m n⇒ k1=0;± m ;±2m;
k2=0;± n ;±2n ;
¿{
Hoặc ta xác định:Vị trí vân sáng xạ đơn sắc trùng nhau x = k1λ1D
a = k2
λ2D
a = k3
λ3D
a = …= kn λnD
a
k1λ1=k2λ2=k3λ3=k4λ4= =knλn
với k1, k2, k3,…, kn Z
Dựa vào phương trình biện luận chọn giá trị k thích hợp, thông thường chọn k bội số số ngun
Ví dụ:
Hai xạ λ1 λ2 cho vân sáng trùng Ta có k1λ1=k2λ2
2
1 2
1
5 k k k
6
Vì k1, k2 số nguyên, nên ta chọn k2 bội k1 bội
5
Có thể lập bảng sau:
k1 10 15 20 25
k2 12 18 24 30
x
Dạng 2: Khoảng vân trùng (khoảng cách nhỏ hai vân màu với vân trung tâm):
i12=mi1=ni2=
hoặc: i12=BCNN(i1,i2)
Ba xạ: i12=BCNN(i1,i2,i3)
(8)Loại 1: Vị trí hai vân sáng trùng Ngoài cách tổng quát ta làm sau:
+ Số vạch trùng quan sát Số vạch sáng quan sát được: Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng: x ❑ks = ki = k
λD
a Khi vân sáng xạ
trùng nhau: x ❑sλ1 k1
= x ❑sλ2 k2 ⇔
k1i1 = k2i2 ⇔
k1 a
D
1
= k2
λ2D
a ⇔
k1 k2 =
λ1 λ2 =
p
q ( tỉ số tối giản) ⇒
¿
k1=pn
k2=qn ¿{
¿
⇒ Vị trí trùng: x ❑❑ = x ❑s
λ1
k1 = p.n λ1D
a
hoặc x ❑❑ = x ❑sλ
k2 = q.n λ2D
a
+ Số vạch trùng quan sát trường giao thoa L: - L2≤ x❑≤L
2 ⇔−L2≤pn λ1D
a ≤ L
2 ⇒−
aL
2pλ1D≤ n ≤ aL
2pλ1D (*)
mỗi giá trị n → giá trị k ⇒ số vạch sáng trùng số giá trị n thỏa mãn (*) + Xét số vân trùng MN L:
xM x❑≤ xN (xM < xN; x tọa độ) ⇒ khoảng n ⇒ số giá trị n số vân sáng
trùng thuộc MN
Chú ý: Nếu M,N vân sáng trùng ⇒ dùng dấu “ = „ + Số vạch quan sát trường L:
N ❑sq.s
/L = N ❑sλ1/L +Nsλ
2/L − Ns
❑/L
+ Số vạch quan sát MN L:
N ❑sq.s/L=Nsλ 1/MN
+Nsλ 2/MN
− Ns
❑/MN
( Nhớ ý M,N có phải vân sáng trùng khơng )
Ví dụ :
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
trên trường giao thoa ?
Giải: Ta có : N ❑sq.s
/L = N ❑sλ1/L +Nsλ
2/L − Ns
❑/L
Với i ❑1 = λ1 D a =
0,5 10 −6 2
2 10−3 =0,5mm ⇒ N ❑sλ1/L
=2.[ L
2i] + 1=
[132 0,5] +1=27( vân)
Và: i ❑2 = λ2
a D=¿ 0,4mm ⇒ N ❑sλ2/L=2 [
L
2i2]+1 =33( vân)
+ x ❑❑=k1
λ1
a D=k2
λ2
a D ⇒
k1 k2
=λ1
λ2 =
0,4 0,5=
4
⇒
k1=4n
k2=5n
¿{
⇒ x ❑❑ = k1i1 = 4ni1 = 2n (mm)
- L2 ≤ x❑≤ L 2⇔−
13 ≤2n ≤
13
(9)⇒ có vân sáng trùng
⇒ Ns ❑❑ = ⇒ Ns ❑q.s/L = 33+27-7 = 53 (vân)
+ Bậc trùng xạ vị trí trung nhau:
BT trên; Tìm khoảng cách vân sáng trùng gần nhất?
n ±1 ±2 ±3
k1 = 4n (Bậc S ❑❑
của λ1 )
0 ±4 ±8 ±12
Bậc Bậc Bậc Bậc 12 k2 = 5n (Bậc S ❑❑
của λ2 )
0 ±5 ±10 ±15
Bậc Bậc Bậc 10 Bậc 15 x ❑❑ = k1i1 = k2i2 4i1 8i1 12i1
Nhận xét: Khoảng cách vân sáng trùng liên tiếp 4i1 hay 5i2 Trong Δ XS ❑❑ liên tiếp= 8i1 – 4i1 = 4i1 = 4.0,5 = 2mm
Loại 2: Hai vân tối trung hai xạ: A Lý thuyết
- Khi vân tối xạ trùng nhau: x ❑Tλ k1
=xTλ k2 ⇔
(2k1+1)
λ1D
2a =(2k2+1)
λ2D 2a
⇒2k1+1
2k2+1
=λ1 λ2
=p
q (tỉ số tối giản)
⇒
2k1+1=p(2n+1)
2k2+1=q(2n+1)
¿{
; Vị trí trùng: x ❑❑=xTλ1 k1
=p(2n+1).λ1D 2a
xT ❑❑ nằmtrong vùng khảo sát:
-L
2 ≤ xT❑≤
L
+ Số vân xT ❑❑ trường giao thoa:
- L2 ≤ xT
❑≤
L
2 ⇔−L2≤ p(2n+1) λ1D
2a ≤ L (*)
Số giá trị n thỏa mãn (*) ⇒ số vân tối trùng trường giao thoa + Số vân xT ❑❑ miền MN L:
x ❑M≤ xT
❑≤ xN (xM; xN tọa độ xM < xN (**)
Số vân tối trùng vùng MN số giá trị n thỏa mãn (**)
Ví dụ:
Trong thí nghiệm giao thoa I âng thực đồng thời hai xạ đơn sắc với khoảng vân thu là: i1 = 0,5mm; i2 = 0,3mm Biết bề rộng
trường giao thoa 5mm, số vị trí trường giao thoa có vân tối hai hệ trùng bao nhiêu?
Giải:
Khi vân tối trùng nhau: 2k1+1
2k2+1
=i2
i1 =0,3 0,5= ⇒
2k1+1=3(2n+1)
2k2+1=5(2n+1)
¿{
⇒ x ❑T
❑=xTλ1
k1=3(2n+1).λ1D
2a =3(2n+1) i1
2=3(2n+1) 0,5
Ta có: - L
2≤ xTλ1≤ L 2⇒−
5 2≤
3(2n+1) 0,5
2 ≤
(10)- 52≤1,5 2n+1,5
2 ≤
5
2⇒−5≤3n+1,5≤5⇔−2,16≤n ≤0,7⇒n:0;±1;±2
⇒ có vị trí vân tối trùng trường giao thoa L
Loại 3: Vân sáng xạ trùng vân tối xạ - Giả sử: x ❑Sλ
1 k1x
Tλ2 k2+1⇔k
1i1=(2k2+1)
i2 2⇒
k1 2k2+1
= i2 2i1
= λ2 2λ1
=p
q (tỉ số tối giản)
⇒
2k2+1=q(2n+1) k1=p(2n+1)
¿{
⇒ Vị trí trùng: x ❑❑=p(2n+1).i1
- L2 ≤ x❑≤ L 2⇔−
L
2≤ p(2n+1)i1≤
L
2⇒ số vân sáng trùng vân tối số giá trị n thỏa
mãn biểu thức
Chú ý: Có thể xét x ❑T
λ1 ≡ xsλ
2 Ví dụ 1:
Trong thí nghiệm giao thoa I âng, thực đồng thời với ánh sáng đơn sắc khoảng vân giao thoa i1 = 0,8mm, i2 = 0,6mm Biết trường giao thoa
rộng: L = 9,6mm Hỏi số vị trí mà : a) x ❑Tλ
1 =xSλ
2 ( -2,5 n ≤1,5 : có vị trí)
b) x ❑Sλ
=xTλ Hướng dẫn
k2i2=(2n+1)
i1 2⇒
k2 2k1+1
= i1 2i2
= 0,8 0,6=
2 3⇒ k1=2(2n+1)
2k1+1=3(2n+1)
¿{
⇒x❑=k2i2=2(2n+1) 0,6
−L 2≤ x❑≤
L
2⇒−4,8≤2(2n+1).0,6≤4,8⇒−2,5≤n ≤1,5⇒ n: 0;1;-1;-2
⇒ vị trí
III- Giao thoa với ánh sáng trắng
* Nhận xét: Khi thực giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy:
+ Ở ánh sáng đơn sắc cho vạch màu riêng, tổng hợp chúng cho ta vạch sáng trắng (Do chồng chập vạch màu đỏ đến tím vị trí này)
+ Do λ tím nhỏ ⇒λ tím = itím.D/a nhỏ làm cho tia tím gần vạch trung
tâm so với tia đỏ (Xét bậc giao thoa)
+ Tập hợp vạch từ tím đến đỏ bậc (cùng giá trị k) ⇒ quang phổ bậc k đó, (Ví dụ: Quang phổ bậc bao gồm vạch màu từ tím đến đỏ ứng với k = 2)
Dạng 1: Cho tọa độ x0 màn, hỏi có xạ cho vạch tối
hoặc sáng?
a Các xạ ánh sáng trắng cho vân sáng x0 khi:
Tại x0 giá trị đại số xác định vị trí chưa xác định cụ thể
Vị trí vân sáng x= k λD a
(11)x0 = k λDa ⇒λ=
ax0 kD
với điều kiện λ λ λ 2,
thơng thường λ 1=0,4.10-6m (tím) λ 0,75.10-6m= λ (đỏ)
Giải hệ bất phương trình trên,
⇒ax0
λ2D
≤ k ≤ax0
λ1D , (với k Z)
chọn k Z thay giá trị k tìm vào tính λ với λ=ax0
kD : bước sóng
các xạ ánh sáng trắng cho vân sáng x0
b Các xạ ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) x0:
khi x = (2k+1) 2λDa =x0 ⇒λ=
2ax0 (2k+1)D
với điều kiện λ λ λ ⇔ λ
2ax0
(2k+1)D λ
⇒2ax0
λ2D
≤2k+1≤2 ax0
λ1D , (với k Z) Thay giá trị k tìm vào λ= ax0
(2k+1)D : bước sóng xạ ánh
sáng trắng cho vân tối (bị tắt) x0
Ví dụ: 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?
Giải:xM = xS = k λDa ⇒λ=
axM kD =
0,8 10−3 10−3 k =
1,2 10−6 k
Mà 380.10-9 1,2 10−6
k ≤760 10
−9 ⇔3,15≥ k ≥1,57⇒k=2;3 Vậy: k = ⇒ λ=0,6 10−6m = 0,6 μ m
k = ⇒λ '=1,2 10 −6
k =0,4 10
−6m = 0,4 μm .
Dạng 2: Xác định bề rộng quang phổ bậc k giao thoa với ánh sáng trắng Bề rộng quang phổ khoảng cách vân sáng màu đỏ vân sáng màu tím vùng quang phổ
Δ xk= xđ ❑k - xt ❑k
xk = k
D
a(λd− λt)
xk = k(iđ it)
với k N, k bậc quang phổ
Ví dụ:
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?
(12)Ta có: Bề rộng quang phổ bậc 2:
Δx2=xđ2− xt2=kD
a (λđ− λt)=
3 10−3 0,35 10 −6
=0,7 10−3m=0,7 mm
C GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI CÁC THIẾT BỊ GIAO THOA KHÁC
I Giao thoa với Gương Frexnel: Hai gương phẳng đặt lệch góc
S1, S2 ảnh ảo S cho hai gương, coi nguồn sáng kết hợp S1, S2, S
cùng nằm đường tròn bán kính r Từ hình vẽ ta có:
Khoảng cách từ nguồn kết hợp đến màn:
1
S S a 2S H 2SIsin 2 r a r
D HO r cos d r d
D r d
: Góc hai gương phẳng
r : khoảng cách giao tuyến hai gương nguồn S II Giao thoa với lưỡng lăng kính FRESNEL (Frexnen)
Trong thí nghiệm GTAS với lưỡng lăng kính Fresnel: gồm hai lăng kính giống hệt có góc chiết quang A nhỏ ghép sát đáy, chiết suất n Trên mặt phẳng đáy chung đặt nguồn sáng điểm S phát ánh sáng đơn sắc cách lưỡng lăng kính khoảng d, phía sau đặt E cách lưỡng lăng kính khoảng d’
Góc lệch tia sáng qua lăng kính
=A(n-1)
M1 S1
S2
r E
M2 S
H I d
P1
P2
S I S1
S2 M1
M2
S1 S S2
(13)Khoảng cách a hai ảnh S1 S2 S tạo lăng kính tính cơng
thức:
a=S1S2=2IS.tan
a = 2dA(n -1) D=d+d’
D i
a
=
(d d ') a
,
(d d ') i
2dA(n 1)
Bề rộng vùng giao thoa L=P1P2
ad ' L
d
d: khoảng cách từ S đến lưỡng lăng kính d’: khoảng cách từ đến lưỡng lăng kính A: Góc chiết quang lăng kính
n: Chiết suất lăng kính
III Giao thoa với lưỡng thấu kính Bi-lê (BILLET)
S2 S S
A2 d
I
P O
E
d' A
1
(14)
d f d'=
d-f ; a=
d d ' e
d
;
(D d ') i
a
; L=P1P2=
D d e
d
e = O1O2: khoảng cách hai nửa thấu kính
D.CÁC BÀI TẬP TỰ GIẢI
I Xác định khoảng vân, vị trí vân
Bài 1.1: 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
Bài 1.2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng Cho a=1,2mm; D=0,9m. Người a quan sát vân sáng, khoảng cách hai vân sáng 3,6mm Tính bước song dùng thí nghiệm
Bài 1.3: Một tấm nhơm mỏng có rạch hai khe hẹp F1 F2 đặt trước M
khoảng D=1,2m Đặt hai khe thấu kinh hội tụ, người ta tìm hai vị trí thấu kính cách d=72cm cho ảnh rõ nét M Ở vị trí ảnh lớn đo khoảng cách hai ảnh F1 F2 3,8mm Bỏ thấu kính chiếu vào hai
khe ánh sáng có bước sóng 656nnm Tính khoảng vân i
Bài 1.4: Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=1,8mm Hệ vân quan sát qua kính lúp (cho phép đo khoảng cách xác đến 0,01mm Ban đầu người ta đo 16 khoảng vân giá trị 2,4mm Dịch chuyển kính lúp xa thêm 30cm cho khoảng vân rộng thêm đo 12 khoảng vân 2,88mm Tính bước sóng xạ
Bài 1.5: Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=1,2mm Hệ vân quan sát qua kính lúp tiêu cự 4cm Đặt cách mặt phẳng hai khe khoảng L=40cm Trong kính lúp người ta đếm 15 vân sáng, khoảng cách hai vân đo 2,1mm
F
d d/
O2
F1 F2 O1
(15)a) Tính góc trơng khoảng vân i bước sóng xạ
b) Nếu đặt tồn hệ nước có chiết suất n=4/3 khoảng cách hai vân ngồi bao nhiêu?
Bài 1.6: Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, khoảng cách hai khe a=0,8mm. Khoảng cách hai khe đến D=1m Khi hệ đặt khơng khí ta chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 640nm
a) Xác định khoảng vân ngồi khơng khí
b) Khi cho hệ vào nước có chiết suất n=4/3 khoảng vân bao nhiêu? c) Để cho khoảng vân nước với ngồi khơng khí phải dịch chuyển nào?
Bài 1.7 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, khoảng cách hai khe đến D1
dời cho cách hai khe khoảng D2 vân tối thứ n-1 trùng với
vân sáng thứ n hệ ban đầu Xác định tỉ số D1/D2?
II Xác định số vân quan sát màn
Bài 2.1 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=1,2m Chiếu vào hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm Bề rộng vùng giao thoa L=7cm có vân trung tâm nằm
a) Xác định khoảng vân quan sát b) Xác định số vân tối vân sáng vùng giao thoa
Bài 2.2 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=1,2m Trên bề rộng vùng giao thoa L=5,5mm quan sát 11 vân sáng có vân trung tâm nằm có hai vân sáng nằm ngồi cung giao thoa Xác định bước sóng chiếu vào khe
Bài 2.3 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=2m Ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm M, N hai điểm hai phía vân trung tâm cách vân trung tâm 12,3mm 5,2mm Xác định số vân sáng vân tối đoạn MN
III Giao thoa với ánh sáng trắng
Bài 3.1 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=2m Nguồn sáng điểm là nguồn sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm Trên quan sát thu dãy phổ
a) Xác định bề rộng quang phổ bậc 1, 2,
b) Xác định vị trí vân đỏ bậc vân tím bậc (biết bước sóng vân đỏ tím 380nm 760nm Rút nhận xét
c) Ở vị trí cách vân trung tâm 3mm thu vân sáng xạ nào?
d) Ở vị trí vân sáng bậc xạ có bước sóng 500nm thu vân sáng xạ khác
Bài 3.2 Một khe hẹp F phát ánh sáng trắng chiếu vào hại khe F1 F2 cách
1,5mm; D=1,2m
a) Tính khoảng vân hai xạ giới hạn 750nm 400nm phổ ánh sáng nhìn thấy
(16)c) Điểm N nằm vị trí vân sáng bậc xạ có bước sóng 600nm Xác định xạ cho vân tối N
c) Tính bề rơng quang phổ bậc bậc IV Giao thoa với hai hay nhiều xạ
Bài 4.1 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=2mm; D=1,6m Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng 500nm 750nm vào khe
a) Xác định khoảng vân hai xạ
b) Xác đinh khoảng cách ngắn từ vân sáng trung tâm đến vân màu với vân trung tâm
Bài 4.2 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=1,2mm; D=1,5m Chiếu đồng thời hai xạ màu lam có bước sóng 450nm màu vàng 600nm vào khe
a) Tính khoảng vân vân màu lục
b) Trên bề rộng vùng giao thoa 2cm quan sát vân sáng? vân màu vàng? vân màu lam? vân màu lục?
Bài 4.3 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=1mm; D=2m Chiếu đồng thời ba xạ có bước sóng 450nm; 600nm 750nm vào khe
a) Tính khoảng cách ngắn hai vân màu với vân trung tâm b) Trên bề rộng vùng giao thoa 3cm có vân sáng
Bài 4.4 Một nguồn sáng điểm phát đồng thời hai xạ gồm màu đỏ 640nm một xạ màu lục chiếu vào hai khe I-âng Trên quan sát thấy hai vân màu với vân trung tâm có vân màu lục Hỏi:
a) Giữa hai vân sáng nói có vân màu đỏ? b) Bước sóng xạ màu lục bao nhiêu?
Bài 4.5 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng chiếu vào ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600nm đoạn có chứa vân sáng (vân trung tâm giữa) cịn chiếu hai xạ gồm xạ xạ 400nm đồng thời đoạn đếm số vân sáng bao nhiêu?
Bài 4.6 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, a=1mm; D=2m Chiếu vào hai khe đồng thời hai xạ 1 600nm 2 Trong bề rộng vùng giao thoa L=2,4cm đếm
được 33 vân sáng, có vân kết trùng hai hệ vân, biết hai vân trùng nằm vùng giao thoa Xác định 2?
Bài 4.7 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng chiếu đồng thời hai xạ 1 2 với
khoảng vân thu hai xạ 0,48mm 0,64mm Xét hai điểm A, B cách 6,72mm Tại A hai xạ cho vân sáng, B 1 cho vân
sáng, 2 cho vân tối Trên đoạn AB quan sát 22 vân sáng
a) Xác định số vân kết trùng hai xạ đoạn AB b) Xác định số vân xạ AB
Bài 4.8 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng chiếu đồng thời hai xạ 1 400nm 600nm
Cho a=1mm; D=1m Bề rộng trường giao thoa 8mm (vân trung tâm chính
(17)a) Xác định khoảng cách ngắn từ vân trung tâm đến vị trí có trùng hai vân tối hai xạ
b) Xác định số vị trí vùng giao thoa có hai vân tối hai xạ trùng Bài 4.9 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng chiếu đồng thời hai xạ 1 500nm
và 2 400nm Cho a=1,2mm; D=1,5m Trên bề rộng trường giao thoa 5mm (vân
trung tâm giữa) xác định:
a) Số vị trí có vân sáng 1 trùng với vân tối 2
b) Số vị trí có vân sáng 2trùng với vân tối 1
V Sự thay đổi hệ vân
Bài 5.1 Một chùm sáng đơn sắc có bước sóng 600nm phát từ nguồn S chiếu vào hai khe có a=1mm Ta thu hệ vân giao thoa D=1m
a) Tính khoảng vân
b) Đặt sau hai khe mỏng có bề dày e=0,012mm chiết suất n=1,5? Xác định độ dịch chuyển củ hệ vân
Bài 5.2 Một nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc chiếu vào hai khe S1 S2 song
song cách S cách a=0,6mm Khoảng cách từ S đến hai khe d=0,5m đến quan sát L=1,3m
a) Khoảng cách từ vân sáng đến vân sáng thứ 4,3mm Tính bước sóng ánh sáng chiếu vào
b) Cho S dịch chuyển khoảng 2mm theo phương song song với vng góc với hai khe Hỏi hệ vân dịch chuyển nào?
Bài 5.3 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, khoảng cách hai khe đến D1
dời cho cách hai khe khoảng D2 vân tối thứ n-1 trùng với
vân sáng thứ n hệ ban đầu Xác định tỉ số D1/D2?
Bài 5.4 Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng Nếu tịnh tiến đoạn 80cm thì khoảng vân tăng thêm 1,6 lần Xác định khoảng cách hai khe ban đầu?
VI Một số thí nghiệm giao thoa
Bài 6.1 Trong thí nghiệm với gương Frexnen, góc hai gương 20, nguồn S
cách cạnh chung hai gương khoảng d=20cm Màn M song song với đường nối hai ảnh tạo gương cách cạnh hai gương khoảng L=1m
a) Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600nm Tính khoảng vân số vân quan sát
b) Khi dịch chuyển S xa dần hai gương theo phương qua S cạnh chung hai gương khoảng vân số vân quan sát thay đổi nào?
Bài 6.2 Một hệ vân giao thoa tạo hai thấu kính Bi-ê Thấu kính có tiêu cự 20cm có đường kính rìa AB=3cm Hai nửa thấu kính cách e=2mm Khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 590nm, đặt song song với hai nửa thấu kính cách chúng khoảng d=60cm Màn M cách hai thấu kính khoảng L
a) Để quan sát vân giao thoa L tối thiểu bao nhiêu? b) Cho L=1,8m Tính khoảng vân số vân quan sát N
(18)Bài 6.3 Hai lăng kính lưỡng lăng kính Frexnen có góc chiết quang A30
làm thủy tinh có chiết suất n=1,5 Nguồn S cách hai lăng kính 25cm, M cách hai lăng kính 60cm
a) S phát ánh sáng vàng có bước sóng 590nm Tính khoảng vân i số vân quan sát
b) S phát ánh sáng trắng Ở điểm A vân sáng thứ vân vàng (kể từ vân trung tâm) có vân sáng xạ nào?
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng (hai khe chiếu sáng bởi ánh sáng đơn sắc), khoảng cách hai khe a = 1,5mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 2m, khoảng cách hai vân sáng liên tiếp 1mm Bước sóng màu ánh sáng là:
A = 0,4m, màu tím B = 0,58m, màu lục
C = 0,75m, màu đỏ D = 0,64m, màu vàng
Câu 2: Một nguồn sáng đơn sắc có = 0,6m chiếu vào hai khe S1, S2 hẹp song song
cách 1mm cách nguồn sáng Đặt ảnh song song cách hai khe 1m Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp là:
A 0,7mm B 0,6mm C 0,5mm D 0,4mm
Câu 3: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, biết D = m, a = mm, = 0,6 m Vân sáng thứ ba cách vân trung tâm khoảng
A 4,2 mm B 3,6 mm C 4,8 mm D mm
Câu 4: Một nguồn sáng đơn sắc có = 0,6m chiếu vào hai khe S1, S2 hẹp song song
cách 1mm cách nguồn sáng Đặt ảnh song song cách hai khe 1m Vị trí vân tối thứ ba kể từ vân sáng trung tâm cách vân sáng trung tâm khoảng là:
A 0,75mm B 0,9mm C 1,25mm D 1,5mm
Câu 5:Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng khơng khí, hai cách nhau 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60μm, quan cách hai khe 2m Sau đặt tồn thí nghiệm vào nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát
A 0,3mm B 0,4m C 0,3m D 0,4mm.
Câu 6: 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 Câu 7: Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 =540nm thu hệ vân giao thoa quan sát có
khoảng vân i1 = 0,36 mm Khi thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có bước
(19)A i2 = 0,50 mm B i2 = 0,40 mm C i2 = 0,60 mm D i2 = 0,45
mm
Câu 8: Trong thí nghiệm Jâng giao thoa ánh sáng, khe Jâng cách 2mm, cách khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ , khoảng vân đo 0,2mm Thay xạ xạ có bước sóng λ / > λ vị trí
vân sáng bậc xạ λ có vân sáng xạ λ / Bức xạ λ / có giá trị
nào đây?
A 0,48 m B.0,52 m C 0,58 m D 0,60m
Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5μm Khoảng cách hai khe a = 2mm Thay λ λ' = 0,6μm giữ nguyên khoảng cách từ hai khe đến Để khoảng vân khơng đổi khoảng cách hai khe lúc :
A 2,2mm B 1,5mm C 2,4mm D 1,8mm
Câu 10: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng =0,6m Hiệu khoảng cách từ hai khe đến vị trí quan sát vân sáng bậc bao nhiêu?
A 3,6m B 2,4m C 1,2m D 4,8m
Câu 11: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe S1và S2 chiếu
sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6m Biết S
1S2= 0,3mm, khoảng cách
hai khe đến quan sát 2m Vân tối gần vân trung tâm cách vân trung tâm khoảng
A mm B 4mm C 8mm D 2mm
Câu 12: 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 Trong khoảng hai điểm M N hai bên so với vân trung tâm, cách vân 6mm; 7mm có vân sáng ?
A vân B vân C vân D vân
Câu 13: 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 ngồi 9mm Tìm λ
A 0,6μm B 0,4μm C 0,75μm D 0,55μm
Câu 14: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, biết bề rộng hai khe a = 0,6 mm, khoảng cách D = m Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm có trị số = 0,60 m Khoảng cách vân sáng thứ bên trái vân sáng thứ bên
phải vân trung tâm
A 1,2 cm B 1,4 cm C 0,6 cm D 4,8 cm
(20)khoảng cách từ vân sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm 4,5mm Bước sóng nguồn sáng là:
A 0,6m B 0,65m C 0,7m D 0,75m
Câu 16: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng khoảng cách hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến 1m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5m
Khoảng cách vân sáng bậc vân tối bậc hai bên so với vân sáng trung tâm
A 0,375mm B 1,875mm C 18,75mm D 3,75mm. Câu 17: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, hai khe cách a = 0,5 mm chiếu sáng ánh sáng đơn sắc Khoảng cách từ hai khe đến quan sát m Trên quan sát, vùng M N (MN = cm) người ta đếm có 10 vân tối thấy M N vân sáng Bước sóng ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm
A 0,700 µm B 0,600 µm C 0,500 µm D 0,400 µm Câu 18: 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 Trong khoảng hai điểm M N hai bên so với vân trung tâm, cách vân 6mm; 7mm có vân sáng ?
A vân B vân C vân D vân
Câu 19: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, bề rộng vùng giao thoa 18mm, người ta đếm 16 vân sáng Khoảng vân i xác định:
A 1,2mm B 1,2cm C 1,12mm D 1,12cm
Câu 20: Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách a = 2mm cách E khoảng D = 3m Quan sát vân giao thoa người ta thấy khoảng cách từ vân sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm 4,5mm Cách vân trung tâm 3,15mm có vân tối thứ mấy?
A Vân tối thứ B Vân tối thứ C Vân tối thứ D Vân tối thứ
Câu 21: Trong thí nghiệm Iâng, hai khe chiếu ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75μm Khoảng cách hai khe 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m Tính khoảng cách vân sáng bậc màu đỏ vân sáng bậc màu tím bên so với vân trung tâm
A 11mm B 7mm C 9mm D 13mm
Câu 22: Ta chiếu sáng hai khe I-âng ánh sáng trắng với bước sóng ánh sáng đỏ
đ = 0,75m ánh sáng tím t=0,4m Biết a = 0,5 mm, D = m Ở vị trí vân
(21)A B C D
Câu 23: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng Chiếu ánh sáng trắng (0,4μm-0,75μm) vào khe S, khoảng cách từ hai nguồn đến 2m, khoảng cách hai nguồn 2mm Tại điểm M cách vân trung tâm 4mm số xạ cho vân sáng nằm trùng là:
A B C D
Câu 24: Hai khe Young cách 1mm chiếu ánh sáng trắng (0,4m ≤
≤ 0,76m), khoảng cách từ hai khe đến 1m Tại điểm M cách vân
trung tâm 2mm có xạ cho vân tối có bước sóng:
A 0,44m 0,57m B 0,57m
0,60m
C 0,40m 0,44m D 0,60m
0,76m
Câu 25: Thực giao thoa khe Iâng Khoảng cách hai khe 1mm, màn quan sát đặt song song với mặt phẳng chứa hai khe cách hai khe 2m Chiếu sáng hai khe ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75μm Có xạ cho vân tối điểm N cách vân trung tâm 12mm ?
A.7 xạ B xạ C xạ D xạ Câu 26: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, cho khoảng cách hai khe 1mm, từ khe đến 1m, ta chiếu vào khe đồng thời xạ 1 = 0,4m
và 2, giao thoa người ta đếm bề rộng L = 2,4mm có tất cực
đại 1 2 có cực đại trùng nhau, biết số cực đại trùng
đầu Giá trị 2 là:
A 0,6m B 0,65m C 0,545m D 0,5m
Câu 27: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng, hai khe cách 1mm cách quan sát 2m Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,6μm λ2 vào
khe thấy vân sáng bậc xạ λ2 trùng với vân sáng bậc xạ λ1 Giá
trị λ2 :
A.0,52μm B 0,44μm C 0,75μm D 0,4μm
Câu 28: Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1=0,75μm λ2=0,5μm
vào hai khe Iâng cách a=0,8 mm Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến D=1,2m Trên hứng vân giao thoa rộng 10mm (hai mép đối xứng qua vân sáng trung tâm) có vân sáng có màu giống màu vân sáng trung tâm?
A B C D
(22)điểm M cách vân sáng (trung tâm) 5,6mm vị trí vân sáng màu với vân sáng Bước sóng 2 có giá trị
A 0,56m B 0,60m C 0,52m D 0,62m
Câu 30: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 1,2 m Chiếu sáng hai khe ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500 nm 660 nm thu hệ vân giao thoa Biết vân sáng (trung tâm) ứng với hai xạ trùng Khoảng cách từ vân đến vân gần
nhất màu với vân
A 9,9 mm B 19,8 mm C 29,7 mm D 4,9 mm
Câu 31: Trong thí nghiệm Young, khoảng cách hai khe 0,5mm, ảnh cách hai khe 2m Nguồn sáng phát đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0,6μm λ2
= 0,4μm Khoảng cách ngắn hai vân sáng có màu giống màu nguồn :
A.7,2mm B 3,6mm C 2,4mm D 4,8mm
Câu 32: Trong thí nghiệm Iâng, khoảng cách hai khe 1,5 mm, khoảng cách hai khe đến M m Nguồn S chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 λ2 = 4/3 λ1 Người ta thấy khoảng cách hai vân sáng liên tiếp có
màu giống màu vân 2,56mm Tìm λ1
A 0,52μm B 0,48μm C 0,75μm D 0,64μm
Câu 33: Trong thí nghiệm Iâng cho a = 2mm, D = 1m Nếu dùng xạ đơn sắc có bước sóng λ1 khoảng vân giao thoa i1 = 0,2mm Thay λ1 λ2 > λ1
thì vị trí vân sáng bậc xạ λ1 ta quan sát thấy vân sáng xạ
λ2 Xác định λ2 bậc vân sáng
A.λ2 = 0,6μm ; k2 = B λ2 = 0,4μm ; k2
=
C λ2 = 0,4μm ; k2 = D λ2 = 0,6μm; k2 =
Câu 34: Trong thí nghiện Iâng, hai khe cách 0,8mm cách 1,2m Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,75μm λ2 = 0,5μm vào hai khe Iâng
Nếu bề rộng vùng giao thoa 10mm có vân sáng có màu giống màu vân sáng trung tâm
A B C D
Câu 35: Trong thí nghiệm Young, khoảng cách hai khe S1S2 đến 2m
Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc đặt cách hai khe khoảng 0,5m Nếu dời S theo phương song song với S1S2 đoạn 1mm vân sáng trung tâm dịch
chuyển đoạn ?
(23)Câu 36:Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,5μm Cho khoảng cách từ khe hẹp S cách mặt phẳng hai khe hẹp S1, S2 L = 0,5m,
S1S2 = 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 1m Trên có hệ
vân giao thoa Tính bề rộng khe nguồn S để khơng nhìn thấy hệ vân A 1mm B 0,25mm C 0,5mm D 0,75mm
Câu 37: Khoảng cách hai khe S1 S2 thí nghiệm giao thoa Iâng
1mm Khoảng cách từ tới khe 3m Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp 1,5mm Đặt sau khe S1 mặt song song phẳng có chiết suất n' =
1,5 độ dày 10μm Xác định độ dịch chuyển hệ vân A 1,5cm B 1,8cm C 2cm D 2,5cm
Câu 38: Ánh sáng dùng thí nghiệm giao thoa Iâng có bước sóng 0,45 m,
khoảng vân i = 1,35 mm Khi đặt sau khe S1 thuỷ tinh mỏng, chiết
suất n = 1,5 vân trung tâm dịch chuyển đoạn 1,5 cm Bề dày thủy tinh:
A 0,5 m B 10m C 15 m D 7,5 m
Câu 39: Khoảng cách hai khe S1 S2 thí nghiệm giao thoa Iâng 1mm
Khoảng cách từ tới khe 3m Ánh sáng dơn sắc khe S có bước sóng 0,5m Đặt sau khe S1 mặt song song phẳng có chiết suất n' = 1,5 độ dày
10μm Người ta đổ thêm vào khe chất lỏng chiết suất n" = 1,4 Tính bề rộng vân
A 1,13mm B 1,10mm C 1,07mm D 1,00mm
Câu 40: Hai lăng kính thuỷ tinh n = 1,5 có góc chiết quang nhỏ A = 0,003 rad được ghép sát, đáy tạo thành lưỡng lăng kính Fresnel Khe sáng hẹp đơn sắc S (=0,5μm) song song với cạnh lăng kính cách O khoảng d = 50 cm có
hai ảnh S1 S2 tạo thành hai nguồn sóng kết hợp gây giao thoa ảnh đặt
vng góc với SO cách O khoảng d’ = 1m Khoảng vân số vân sáng quan sát
A 0,75 mm; B 0,5 mm; C 0,5 mm; D 0,75 mm;
Câu 41: Thí nghiệm với lưỡng lăng kính Fresnel để đo bước sóng ánh sáng
một xạ đơn sắc Khoảng cách từ S đến lưỡng lăng kính d = 0,5 m, từ lưỡng lăng kính đến d/ =1m Đầu tiên dùng xạ
đo khoảng cách vân sáng
thứ 10 bên trái đến vân sáng thứ 10 bên phải so với vân sáng trung tâm thấy chúng cách 4,5 mm Sau thay xạ xạ ' = 0,6m, đo
được mm Bước sóng :
A.0,65m; B 0,45m C 0,55m; D 0,75m
Câu 42: Thực giao thoa ánh sáng đơn sắc S có bước sóng = 0,5μm với lưỡng
thấu kính Biê tiêu cự f = 50cm, O1O2 = 1mm Biết khe S cách lưỡng thấu kính Biê
75cm đặt cách lưỡng thấu kính Biê l = 3m Khoảng vân, số vân sáng quan sát
được
(24)Câu 43: Một thấu kính hội tụ đường kính 59mm, tiêu cự f = 25cm cưa làm hai nửa theo mặt phẳng qua trục tách xa khoảng b =1mm Đặt khe sáng hẹp S có bước sóng = 0,56μm cách xa thấu kính 50cm trục
(khi chưa tách thấu kính)
1) Xác định khoảng cách ngắn cần đặt đến hai nửa thấu kính theo phương vng góc với trục để hứng hệ giao thoa
2) Tính bề rộng hệ vân có 15 vân sáng ảnh đặt song song với nửa thấu kính cách xa chúng 2,5m
A 517,24mm; 19,6mm B 517,24mm; 22,4mm
C 169,8mm; 21mm D 500mm; 19,6mm
Câu 44: Một khe sáng hẹp S đặt song song cách giao tuyến gương phẳng Frexnen đặt chếch nhau, cách khoảng SI = 80 cm
1) Tính góc α hai mặt phẳng gương để khoảng cách ảnh S1 S2 S
tạo thành gương 1mm
2) S1S2 trở thành hai nguồn sáng kết hợp khe S gây giao thoa vùng chồng
chập hai chùm sáng phát từ S Nếu ánh sáng từ S có bước sóng λ = 0,50 μm ảnh đặt vng góc với IO cách xa I khoảng 20 cm thấy khoảng vân bao nhiêu?
A α = 1/800rad; i = 0,1mm; B α = 1/1600rad; i = 0,5mm;
C α = 1/160rad; i = 0,5mm; D α = 1/16rad; i = 5mm Câu 45: Trong thí nghiệm Iâng, hai khe S1, S2 cách khoảng a = 1,8mm
Hệ vân quan sát qua kính lúp, dùng thước đo cho phép ta khoảng vân xác tới 0,01mm Ban đầu, người ta đo 16 khoảng vân giá trị 2,4mm Dịch chuyển kính lúp xa thêm 30 cm cho khoảng vân rộng thêm đo 12 khoảng vân giá trị 2,88mm Tính bước sóng xạ
A 0,32 m B 0,54 m C 0,45 m D 0,432 m
Câu 46: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng Hiệu đường hai sóng xuất phát từ nguồn S đến hai khe xác định công thức
A
2ax d d
D
B
ax d d
D
C
aD d d
x
D 2 ax d d
D
Câu 47: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I-âng Khi khồng khí ta đo khoảng cách vân sáng liên tiếp 4mm Nếu đưa hệ thống vào nước có chiết suất 4/3 khoảng cách vân sáng liên tiếp
A 4mm B 16/3mm C 3mm D 1/3mm
(25)đoạn 25 cm lại gần mặt phẳng chứa hai khe khoảng vân 0,8 mm Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm
A 0,64 μm B 0,50 μm C 0,48 μm D 0,45 μm Câu 49 (ĐH 2011): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng λ1=0,42μm; λ2=0,56μm; λ3=0,63μm
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 27 B 26 C 21 D 23
Câu 50 (ĐH 2011): Thực thí nghiệm Y-âng giao thoa với ánh sáng đơn sắc màu lam ta quan sát hệ vân giao thoa Nếu thay ánh sáng đơn sắc màu lam ánh sáng đơn sắc màu vàng điều kiện khác thí nghiệm giữ nguyên
A khoảng vân khơng thay đổi B vị trí vân trung tâm thay đổi C khoảng vân tăng lên D khoảng vân giảm xuống
Câu 51 (ĐH – CĐ 2010) Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu sáng đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1 2
Trên quan sát có vân sáng bậc 12 1 trùng với vân sáng bậc 10 2 Tỉ số
2
A
6
5. B
3 C
5
6 D
3
Câu 52 (ĐH – CĐ 2010) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Nếu điểm M quan sát có vân tối thứ ba (tính từ vân sáng trung tâm) hiệu đường ánh sáng từ hai khe S1, S2 đến M có độ lớn
A 2λ B 1,5λ C 3λ. D 2,5λ.
Câu 53.(ĐH – CĐ 2010)Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp chiếu sáng ánh sáng đơn sắc Khoảng vân 1,2mm Trong khoảng hai điểm M N phía so với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm mm 4,5 mm, quan sát
A vân sáng vân tối. B vân sáng vân tối. C vân sáng vân tối. D vân sáng vân tối.
Câu 54 (ĐH-CĐ 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 λd = 720 nm
và xạ màu lục có bước sóng λl (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 λl
(26)A 0,48 μm 0,56 μm B 0,40 μm 0,60 μm. C 0,45 μm 0,60 μm. D 0,40 μm 0,64 μm.
Câu 56 (ĐH-CĐ 2010)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.
Câu 57(ĐH 2009): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát 2m Nguồn sáng dùng thí nghiệm gồm hai xạ có bước sóng 1 = 450 nm 2 = 600 nm Trên
màn 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
A B C D Câu 58(ĐH 2009): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 m đến 0,76m Tại vị trí vân sáng bậc ánh sáng
đơn sắc có bước sóng 0,76 m cịn có vân sáng ánh sáng đơn sắc
khác?
A B C D Câu 59(CĐ 2009): Trong thí nghiệm Y-âng 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 đôi so với ban đầu khoảng vân giao thoa A giảm bốn lần B không đổi C tăng lên hai lần D tăng lên bốn lần
Câu 60(CĐ 2009): 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
ở giữa) Số vân sáng
A 15 B 17 C 13 D 11
Câu 61(CĐ 2009): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm bức xạ có bước sóng 1 = 750 nm, 2 = 675 nm 3 = 600 nm Tại điểm M
vùng giao thỏa mà hiệu khoảng cách đến hai khe 1,5 m có vân sáng
xạ
A 2 3 B 3 C 1 D 2
Câu 62(ĐH 2008): Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng (Y-âng), khoảng cách hai khe 2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát 1,2m Chiếu sáng hai khe ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500 nm 660 nm thu hệ vân giao thoa Biết vân sáng (trung tâm) ứng với hai xạ trùng Khoảng cách từ vân đến vân gần màu với vân
A 4,9 mm B 19,8 mm C 9,9 mm D 29,7 mm Câu 63(CĐ 2008): Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 540 nm thu hệ vân giao thoa quan
(27)bước sóng λ2 = 600 nm thu hệ vân giao thoa quan sát có khoảng
vân
A i2=0,60 mm B i2=0,40mm C i2=0,50mm D i2=0,45mm
Câu 64.(ĐH – 2007): 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
A 0,48 μm B 0,40 μm C 0,60 μm D 0,76 μm
Câu 65.(CĐ 2007): Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp cách khoảng a = 0,5 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D = 1,5 m Hai khe chiếu xạ có bước sóng λ = 0,6 μm Trên thu hình ảnh giao thoa Tại điểm M cách vân sáng trung tâm (chính giữa) khoảng 5,4 mm có vân sáng bậc (thứ)
A B C D
Người viết TTCM Lãnh đạo