Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảng cách giữa hai khe I-âng l[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ 17: TÁN SẮC ÁNH SÁNG GIAO THOA AÙNH SAÙNG Nhóm luyện thi Vật Lý 12 – thầy Giáo :Nguyễn Đức Hòa 0972.079.819 A Tóm tắt lý thuyết M F T Đ F P /1/ λD = ki a Z Vị trí vân tối: xt = (k + 0,5) với k λD =(k + 0,5)i với k a Z Chú ý quan trọng Khoảng cách vân sáng bậc n và vân sáng bậc m ( với m, n k) là: x = l = xn – xm = n – m.i 1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím qua lăng kính gọi là tượng tán sắc ánh sáng Dải sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ ánh sáng trắng , nó gồm màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam chàm tím Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng ngắn - Ánh sáng đơn sắc có bước sóng (f ) xác định và có màu gọi là màu đơn sắc.Không bị tán sắc qua lăng kính - Ánh sáng trắng là hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu sắc biến thiên liên tục từ màu đỏ đến màu tím ( 0,38 m 0, 76 m ) 3/ Nguyên nhân tượng tán sắc : Do hai nguyên nhân sau : Ánh sáng trắng là hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím Chiết suất chất dùng làm lăng kính các ánh sáng đơn sắc khác thì khác Tức là : nđỏ < ncam < < ntím Các công thức liên quan : Thấu kính : D = =¿ (n -1) f ( R1 + R1 ) ( n là chiết suất chất làm thấu kính môi trường đặt thấu kính ) Lăng kính : * Trường hợp góc A và i nhỏ D = (n 1).A * Góc lệc tia đỏ và tia tím : D = Dtím Dđỏ 4.Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ánh sáng có cùng tần số và cùng pha có độ lệch pha không đổi theo thời gian k= O +1 k= k= -1 H A S S E xO Khoảng a1I*dD Vị trí vân sáng: xs =k vân: 21là khoảng cách vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp: λD i= a *Vị trí vân Tại M có toạ độ xM là vân sáng : ) Tại M có toạ độ xM là vân tối : xM =n (n i xM =n + 0,5 i Cách tính số vân giao thoa trường: Bề rộng L vùng giao thoa quan sát trên màn ảnh gọi là giao thoa trường Số vân sáng và số vân tối giao L L x và thoa trường xác định sau: x x k i Số vân sáng : i x x k 0,5 i Số vân tối : i x Hệ vân sáng trùng x k1i1 k2i2 hay k11 k22 Ánh sáng trắng 0,38 m 0, 76 m + Tìm bề rộng quang phổ bậc k : x = xđỏ - xtím = k D (đỏ - tím) a + Tìm số xạ có vân sáng trùng vị trí xM : Kết hợp phương trình sau để giải quyết: x x k id it Bài tập ví du Vi d u 1: Giao thoa ánh sáng đơn sắc Young có = 0,6 m ; a = 1mm; D = 2m Khoảng vân i là: A 0,3 mm C 1,2mm C 3.10-6m D 12mm Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, với a = 2mm, D = 2m, khoảng vân giao thoa trờn màn là i = 0,4 mm Tần số xạ sử dụng là A 7,5 1011 Hz B 7,5 1012Hz C 7,5 1013Hz D 7,5 1014Hz Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 m, khoảng cách từ mặt phẳng chứa khe đến màn là m, khoảng cách khe là 1,5 mm Khoảng cách vân sáng bậc là A mm B 12 mm C 1,2 mm D 0,6mm Câu 24: Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách a = 2mm và cách màn E khoảng D = 3m Quan sát vân giao thoa trên màn người ta thấy khoảng cách từ vân sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm là 4,5mm Cách vân trung tâm 3,15mm có vân tối thứ mấy? (2) A Vân tối thứ B Vân tối thứ C Vân tối thứ D Vân tối thứ Ví dụ Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, biết D = 2,5m ; a = mm ; = 0,6 m Bề rộng trường giao thoa đo là 12,5 mm Số vân quan sát trên màn là : A ; B C 15 D 17 Ví dụ Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe sáng là 1,2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 1,2m, bước sóng ánh sáng là 0,5 m Xét hai điểm M và N ( cùng phía O) có toạ độ là xM = mm và xN = mm Trong khoảng M và N ( không tính M,N ) có: A vân sáng B 10 vân sáng C 11 vân sáng D Một giá trị khác Ví dụ Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng trắng, khoảng cách hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m Khoảng cách từ vân sáng bậc d 0, 76 m ) đến vân sáng bậc màu tím ( t 0, 40 m ) cùng phía so với vân trung tâm là : màu đỏ ( A 1,2mm B 1,8mm C 2,4mm D 3,6mm Ví dụ Trong Iâng với ánh sáng trắng , biết: tím = 0,40 m, đỏ = 0,75 m; a = 0,5 mm; D = m Khoảng cách vân sáng bậc màu đỏ và vân sáng bậc màu tím cùng phía vân trắng chính là : A 2,8 mm ; B 5,6 mm ; C 4,8 mm ; D 6,4 mm Ví dụ Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng trên màn ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng vân đo là 0,2 mm Thay xạ trên xạ có bước sóng λ'>λ thì vị trí vân sáng thứ xạ λ có vân sáng xạ λ'.Bức xạ λ'có giá trị nào đây A λ' = 0,48µmB λ' = 0,60µmC λ' = 0,52µmD λ' = 0,58µm Bài tập vận dụng Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, người ta đo khoảng cách từ vân sáng thứ đến vân sáng thứ 10 cùng phía vân sáng trung tâm là 2,4 mm khoảng vân là A i = 4,0 mm.B i = 0,4 mm.C.i = 6,0 mm.D i = 0,6 mm Trong thí nghiệm Y – âng giao thoa ánh sáng, hai khe Y – âng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng trên màn cách hai khe m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng , khoảng cách chín vân sáng liên tiếp đo là mm Bước sóng ánh sáng đó là A 0,6 m B 0,5 m C 0,55 m D 0,4 m Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo khoảng cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 cùng phía vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảng cách hai khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là 1m Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm là 0,40 m B 0,45 m A 0,68 m D 0,72 m C Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng khoảng cách hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5m Khoảng cách vân sáng bậc và vân tối bậc hai bên so với vân sáng trung tâm là A 0,375mm B 1,875mm C 18,75mm D 3,75mm Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe S1và S2 chiếu sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 m Biết S1S2= 0,3mm, khoảng cách hai khe đến màn quan sát 2m Vân tối gần vân trung tâm cách vân trung tâm khoảng là A mm B 4mm C 8mm D 2mm (Đề thi TN năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe hẹp là mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là m Ánh sáng chiếu vào hai khe có bước sóng 0,5 µm Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc là A mm B 2,8 mm C mm D 3,6 mm Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách a = 2mm và cách màn E khoảng D = 3m Quan sát vân giao thoa trên màn người ta thấy khoảng cách từ vân sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm là 4,5mm Bước sóng nguồn sáng đó là: A 0,6m B 0,65m C 0,7m D 0,75m 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 là = 0,60 m Khoảng cách vân sáng thứ bên trái và vân sáng thứ bên phải vân trung tâm là A 1,2 cm B 1,4 cm C 0,6 cm D 4,8 cm 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 ngoài cùng là 9mm Tìm λ A 0,6μm B 0,4μm C 0,75μm D 0,55μm 10 Thực giao thoa ánh sáng khe Iâng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng là λ Người ta đo khoảng cách vân sáng và vân tối nằm cạnh là 1mm Trong khoảng hai điểm M và N trên màn và hai bên so với vân trung tâm, cách vân này là 6mm; 7mm có bao nhiêu vân sáng ? A vân B vân C vân D vân 11 Trong thí nghiệm Iâng, hai khe chiếu ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75μm Khoảng cách hai khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m Tính khoảng cách vân sáng bậc màu đỏ và vân sáng bậc màu tím cùng bên so với vân trung tâm A.Δx = 11mm B.Δx = 7mm C.Δx = 9mm D.Δx = 13mm 12 Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, biết a =2mm,D =1m, λ = 0,6μm.Tại điểm M cách vân sáng chính 0,6mm có : A.Vân tối bậc B.Vân tối bậc C.Vân sáng bậc D.Vân sáng bậc 13 Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng Biết a = 1mm, D = 1m,nguồn S phát xạ đơn sắc có λ = 400nm.Tại điểm M cách vân chính 2,4mm có : A vân tối thứ B vân sáng bậc C vân sáng thứ D vân sáng thứ 14 Ta chiếu sáng hai khe I-âng ánh sáng trắng với bước sóng ánh sáng đỏ đ = 0,75 m và ánh sáng tím t=0,4 m Biết a = 0,5 mm, D = m Ở đúng vị trí vân sáng bậc màu đỏ, có bao nhiêu xạ cho vân sáng nằm trùng đó? (3) A B C D Chất lượng tạo nên thương hiệu Thương hiệu khẳng định đẳng cấp Trắc nghiệm Một chùm ánh sáng mặt trời hẹp rọi xuống mặt nước bể bơi và tạo đáy bể vệt sáng : A có màu trắng dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc B có nhiều màu dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc C có nhiều màu chiếu xiên và có màu trắng chiếu vuông góc D.Các kết luận trên sai Để tạo chùm ánh sáng trắng : A cần hổn hợp hai chùm sáng đơn sắc có màu phụ B cần hỗn hợp ba chùm sáng đơn sắc có màu thích hợp C phải hỗn hợp bảy chùm sáng có đủ bảy màu cầu vồng D phải hỗn hợp nhiều chùm sáng đơn sắc, có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Khi chùm ánh sáng đơn sắc truyền từ không khí vào thủy tinh thì : A tần số tăng , bước sóng giảm B tần số giảm bước sóng giảm C tần số không đổi , bước sóng giảm D tần số không đổi , bước sóng tăng (4)