Trờng THPT Phụ Dực Vật lý 12 Chuyên đề: Sóng ánh sáng I. Các công thức áp dụng: 1. * Hiệu đờng đi của 2 sóng tại vân sáng là: d 1 d 2 = k (k = 0; ;2;1 . . . ) * Hiệu đờng đi của 2 sóng tại vân tối là: d 1 d 2 = (k + 2 1 ) * Tại điểm M bất kỳ trên màn E cách vân trung tâm khoảng x có: d 1 d 2 = D ax 2. * Vị trí vân sáng bậc k: x k = k a D = ki Với i = a D ; là khoảng vân.; k = 0 ứng với vân sáng bậc 0 (vân sáng trung tâm) k = 2;1 ứng với vân sáng bậc1; bậc 2 . * Vị trí vân tối: x t = (k + 2 1 ) a D = (k + 2 1 ). i Lu ý: - Với vân tối không có khái niệm bậc chỉ có khái niệm thứ - Theo chiều dơng: Vân thứ nhất (I) ứng với k = 0, vân thứ n ứng với k = n 1 - Theo chiều âm : Vân thứ nhất (I) ứng với k = - 1; vân thứ n ứng với k = -n 3. Công thức tính số vân: * Số vân sáng: N S = 1 + 2. i L 2 Trong đó: P 1 P 2 = L là miền (vùng) giao thoa i L 2 đợc lấy giá trị nguyên. * Số vân tối : - Nếu 2 biên P 1 , P 2 là 2 vân sáng thì: N t = N S 1 - Nếu 2 biên P 1 , P 2 là 2 vân tối thì: N t = N S + 1 - Nếu 1 biên nằm trên vân sáng, 1 biên nằm trên vân tối thì: N t = N S II. Bài tập tự luận: Bài 1: Trong thớ nghim giao thoa ỏnh sỏng dựng hai khe Young cỏch nhau 0,8mm, cỏch mn 1,6 m. Tỡm bc súng ỏnh sỏng chiu vo nu ta o c võn sỏng th 4 cỏch võn trung tõm l 3,6 mm. Bài 2: Trong thớ nghim giao thoa ỏnh sỏng dựng hai khe Young bit b rng hai khe cỏch nhau 0,35mm, t khe n mn l 1,5 m v bc súng = 0,7 à m. Tỡm khong cỏch 2 võn sỏng liờn tip. Bài 3: Trong thớ nghim giao thoa ỏnh sỏng dựng 2 khe Young. Tỡm bc súng ỏnh sỏng chiu vo bit a = 0,3mm, D = 1,5m, i = 3mm. Bài 4: Trong thớ nghờm Young v giao thoa ỏnh sỏng, khong cỏch gia hai khe l 0,3mm, khong cỏch t hai khe n mn giao thoa l 2m. Bc súng ca ỏnh sỏng n sc trong thớ nghim l 6000 A 0 . V trớ võn ti th 5 so vi võn trung tõm l bao nhiêu? Bài 5: Trong thớ nghim Young v giao thoa ỏnh sỏng, khong cỏch hai khe l 0,5mm, t hai khe n mn giao thoa l 2m. Bc súng ca ỏnh sỏng trong thớ nghim l 4.10 7 m. Ti im cỏch võn trung tõm 5,6mm l võn sỏng hay võn ti? Th my? Bài 6: Trong thớ nghim Young v giao thoa ỏnh sỏng, khong cỏch hai khe l 0,5mm, t hai khe n mn giao thoa l 2m. Bc súng ca ỏnh sỏng trong thớ nghim l 4,5.10 7 m. Xột im M bờn phi v cỏch võn trung tõm 5,4mm; im N bờn trỏi v cỏch võn trung tõm 9mm. T im M n N cú bao nhiờu võn sỏng? Bài 7: Trong thớ nghim giao thoa ỏnh sỏng vi hai khe Young cỏch nhau 0,5mm, ỏnh sỏng cú bc súng = 5.10 -7 m, mn nh cỏch hai khe 2m. Vựng giao thoa trờn mn rng 17mm thỡ s võn sỏng quan sỏt c trờn mn l bao nhiêu? Bài 8: Trong thớ nghim Young v giao thoa ỏnh sỏng (a = 0,6 mm, D = 2 m), ta thy 15 võn sỏng liờn tip cỏch nhau 2,8 cm. Hóy tỡm bc súng ca ỏnh sỏng n sc ó dựng trong thớ nghim. Bài 9:Thc hin thớ nghim Young v giao thoa ỏnh sỏng vi hai khe S 1, S 2 cỏch nhau mt on a = 0,5mm, hai khe cỏch mn nh mt khong D = 2m. nh sỏng n sc dựng trong thớ nghim cú bc súng m0,5à= . B rng min giao thoa trờn mn o c l l = 26mm. Khi ú, trong min giao thoa ta quan sỏt c B i 10 : nh sỏng n sc trong Tn Y õng cú bc súng 0,5 à m. Khong cỏnh t 2 ngun n mn l 1m, khong cỏch gi 2 ngun l 2mm. Khong cỏch gia võn sỏng bc 3 v võn ti thứ 5 2 bờn so vi võn trung tõm l bao nhiờu? 1 I S 2 M S 1 d 2 d 1 D O x E Trờng THPT Phụ Dực Vật lý 12 Bi 11: nh sỏng trờn b mt rng 7,2mm ca vựng giao thoa ngi ta m c 9 võn sỏng ( 2 rỡa l 2 võn sỏng ). Ti v trớ cỏch võn trung tõm 14,4mm l võn sỏng hay ti th my? Bi 12: Trong TN Y õng bng ỏnh sỏng trng khong cỏch t 2 ngun n mn l 2m, khong cỏch gia 2 ngun l 2mm. tỡm s bc x cho võn sỏng ti M cỏch võn trung tõm 4mm ? Bi 13: Trong TN giao thoa ỏnh sỏng bng khe Y õng , cho bit S 1 S 2 = a = 1mm, khong cỏch gia 2 khe n mn l 2m , bc súng ỏnh sỏng dựng trong Tn l =0,50 à m; X l khong cỏch t im M trờn mn n võn sỏng chớnh gia . a/ Tớnh khong cỏch t võn sỏng chớnh gia n võn sỏng bc 4 ? b/ Mun M nm trờn võn sỏng thỡ X M bng bao nhiờu? c/ Khong cỏch t võn sỏng bc 3 bờn ny võn trung tõm n võn sỏng bc 7 bờn kia võn trung tõm l bao nhiờu ? Bi 14: Trong giao thoa vi khe Y õng cú: a = 1,5mm, D = 3mm, ngi ta o dc khong cỏch gia võn sỏng bc 2 v võn sỏng bc 5 cựng mt phớa võn trung tõm l 3mm. a/ Tớnh bc súng ỏnh sỏng dựng trong TN ? b/ Tớnh khong cỏch gia võn sỏng bc 3 v võn sỏng bc 8 cựng mt phớa võn trung tõm ? c/ Tỡm s võn sỏng quan sỏt c trờn vựng giao thoa cú b rụng 11mm? Bi 15: Trong giao thoa vi khe Y õng , ngun sỏng phỏt ra 2 n sc cú bc súng 1 = 0,5 à m, 2 = 0,6 à m. 2 khe I õng cỏch nhau 1,5mm, mn nh cỏch 2 khe 1,5m. Xỏc inh v trớ ca võn sỏng bc 4 ng vi 2 n sc trờn . Khong cỏch gia 2 van sỏng ny l bao nhiờu? Bi 16: Trong giao thoa vi khe Y õng cú: a = 0,5mm ;D = 2m. ngun sỏng dựng ỏnh sỏng trng cú d = 0,75 à m, t = 0,40 à m. a/ Tớnh b rng ca quang ph bc 1 v bc 3? b/ Xỏc nh s bc x b tt ti im M cỏch võn trung tõm 0,72cm?. Bài 17: (Tuyển sinh ĐH - 2003) một nguồn sáng điểm nằm cách đều 2 khe I âng và phát ra đồng thời 2 bức xạ đơn sắc có bớc sóng m à 6,0 1 = và bớc sóng 2 cha biết. Khoảng cách 2 khe a = 0,2 mm , khoảng cách từ các khe đến màn D = 1m. 1. Tính khoảng vân giao thoa tren màn đối với 1 . 2. trong 1 khoảng rộng L = 2,4 cm trên màn, đếm đợc 17 vạch sáng , trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của 2 hệ vân. Tính bớc sóng 2 , biết 2 trong3 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L Bài 18: (TS Đ H - 2004) Trong Tn giao thoa ánh sáng của I âng ngời ta sử dụng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng . Khoảng cách giữa 2 khe Iâng là 0,64mm. Khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn ảnh là 2 m , khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiép trên màn là 2mm. Tính bớc sóng và xác định vị trí vân tối tứ 3 kể từ vân sáng trung tâm? Bài 19:(TS Đ H - 2005) Trong TN nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, ngời ta sử dụng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng = 0,600 à m . khoảng cách giữa 2 khe là 0,9mm , khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn ảnh là 1,8m. Xác định vị trí vân sáng bậc 4 kể từ vân sáng chính giữa. Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng trắng có bớc sóng là 0,400 à m đến 0,760 à m . Hỏi ở đúng vị trí của vân sáng bậc 4 nêu trên còn có những vân sáng của những áng sáng đơn sắc nào?. Bài 20: (TS Đ H -2006) Trong TN nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe là a = 1mm , lkhoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát D = 2m . a. Chiếu sáng 2 khe bằng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 1 = 0,6 à m . Tính khoảng vân? b. Chiếu đồng thời 2 bức xạ đơn sắc có bớc sóng 1 = 0,6 à m và 2 = 0,5 à m vào 2 khe thì thấy trên màn có những vị trí tại đó vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau, gọi là vân trùng . Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 vân trùng? Bài 21:(TS Đ H KTQD - 2001) Trong một TN giao thoa ánh sáng với 2 khe Iâng, khoảng cách giữa 2 khe a = 1,5mm . 2 khe đặt cách màn ảnh D = 2m. a. Chiếu ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 1 = 0,48 à m . Tìm khoảng cách gần nhất giữa 2 vân sáng liên tiếp và k/c từ vân sáng trung tâm O đến vân sáng bậc 4. b. Chiếu đồng tời 2 bức xạ đơn sắc 1 và 2 = 0,64 à m . Tìm khoảng cách gần nhất giữa 2 vân sáng cùng màu so với vân sáng ở O. Cho biết h = 6,625.10 -34 Js, c = 3.10 8 m/s, e =1,6. 10 -19 C . Bài 22: (ĐHGTVT-2002) trong TN giao thoa nhờ khe Iângtừ một khe sáng hẹp S ngừi ta tạo đợc 2 nguồn đồng pha S 1 , S 2 cách nhau 5mm , khoảng cách từ chúng đến màn quan sát E là 2m . a. Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc V = 0,580 à m ( màu vàng) . Tìm Khoảng vânvà vị trí vân sáng bậc3 trên màn. b. S 1 , S 2 có thể tạo đợc nhờ 2 hệ gơng phẳng dặt nghiêng với nhau một góc là vói rất nhỏ. Khe sáng S đặt song song với giao tuyến I của 2 gơng và cách I là SI = 1m . màn E đặt vuông góc với mặt phẳng trung trực của S 1 S 2 . Vẽ hình tìm và độ rộng vùng giao thoa trên màn?. Nếu S phát đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc V = 0,580 à m và X cha biết, vị trí vân sáng cùng màu đầu tiên so với vân trung tâm là x = 1,16 mm. Tìm X , cho biết vân sáng trung tâm có màu hồng (nằm trong vùng từ vàn đến đỏ). Trên màn có mấy vân màu hồng nh thế? 2 . tạo đợc nhờ 2 hệ gơng phẳng dặt nghiêng với nhau một góc là vói rất nhỏ. Khe sáng S đặt song song với giao tuyến I của 2 gơng và cách I là SI = 1m . màn E đặt vuông góc với mặt phẳng trung