Sáng kiến kinh nghiệm CHỦ ĐỀ NHẬN DẠNG VÀ CÁCH GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YOUNG ( Y–ÂNG) A/ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Môn vật lý là một trong những bộ môn khoa học cơ bản làm nền tảng cung cấp cơ sở lý thuyết cho một số môn khoa học ứng dụng. Môn Vật lý nghiên cứu những sự vật, hiện tượng xảy ra hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn. Tuy nhiên phần lớn học sinh còn thấy môn Vật lí là một môn học khó, đặc biệt là việc vận dụng các công thức, định luật vào làm các bài tập vật lý. Lý do dẫn tới những khó khăn này của học sinh là: Thứ nhất:do đặc thù của môn học vật lý, mỗi một đại lượng được biểu diễn bằng một kí hiệu trong các công thức vật lý, từ những giá trị của nó khi giải bài tập, học sinh cần phải tái hiện được các ý nghĩa vật lý của đại lượng tương ứng. Thứ hai: do thời gian học một tiết lý thuyết có hạn,nên học sinh cùng một lúc vừa nghe giáo viên thuyết trình,vừa quan sát hiện tượng,vừa khái quát rồi ghi nhớ và vận dụng những kiến thức tiếp thu được để giải các bài tập. Đa phần các em chỉ tiếp thu được một phần lý thuyết mà không có điều kiện vận dụng,luyện tập ngay tại lớp vì vậy khi gặp những bài tập đòi hỏi phải có suy luận thì các em lúng túng không biết giải thế nào dần dần trở nên chán và thường có tư tưởng chờ thầy(cô)giải rôi chép. Thứ ba: Trong giai đoạn giáo dục hiện nay môn Vật lý là môn thi trắc nghiệm, do đề thi trắc nghiệm thời lượng ngắn lai nhiều câu hỏi,do vậy yêu cầu đối với học sinh phải giải nhanh và ra đáp án chính xác. Vậy phải làm thế nào để giúp học sinh vượt qua những khó khăn khi học và làm bài tập Vật lý?làm thế nào để học sinh nhận biết được dạng bài toán,yêu cầu của bài toán cần xác định gì để từ đó áp dụng công thức và giải nhanh được các bài toán đó. Có rất nhiều biện pháp được sử dụng phối hợp nhằm tạo ra hứng thú, khắc sâu kiến thức cho học sinh,giúp học sinh học tốt môn Vật lý như: phần lý thuyết được giảng dạy ngắn ngọn, xúc tích, liên hệ nhiều với thực tiễn, ra bài tập và yêu cầu học sinh tự học, biện pháp không thể thiếu được trong quá trình giảng dạy đó là tổng hợp kiến thức để phân loại các dạng bài tập trong từng chương và từ đó giúp học sinh nhận dạng các bài toán đó để áp dụng công thức thích hợp, Việc nhận dạng các bài tập và hướng dẫn cách áp dụng công thức để giải nhanh các bài toán là hết sức cần thiết đối với học sinh,giúp các em học sinh chủ động tìm ra cách giải nhanh nhất, hiệu quả nhất khi làm bài tập.Đáp ứng được yêu cầu của đề thi. Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 1- Sáng kiến kinh nghiệm Xuất phát từ thực tế trên, với một số kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy và qua tham khảo một số tài liệu, tôi chọn đề tài “ NHẬN DẠNG VÀ CÁCH GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YOUNG (Y-ÂNG)” để giúp các em học sinh có thể giải nhanh được đề thi và đạt được điểm cao nhất trong đề thi môn Vật lý của mình. Bài tập về Giao thoa ánh sáng có nhiều dạng. Trong nội dung bài viết này tôi chỉ tập trung vào các dạng bài tập về giao thoa ánh sáng với khe Young. B/ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I/ CƠ SỞ LÝ LUẬN -Phần lí thuyết về giao thoa ánh sáng được đưa ra trong: sách giáo khoa Vật lý 12 ( bài 25 - chương trình chuẩn và bài 36, bài 37 - chương trình nâng cao);phần bài tập trong sách giáo khoa và sách Bài tập Vật lý 12 (chương trình chuẩn và nâng cao) và ở một số sách tham khảo nhiều,và có nhiều dạng, nhưng số tiết bài tập vận dụng trên lớp thực hiện theo Phân phối chương trình ít (01 tiết) nên học sinh không được luyện tập nhiều bài tập dạng này,do vậy khi giải đề thi gặp rất nhiều khó khăn. - Nội dung chuyên đề được đề cập đến trong đề tài này là"nhận dạng và giải nhanh các bài toán về giao thoa anh sáng". Trong bài viết này tôi đã tổng hợp các dạng bài tập về giao thoa ánh sáng với khe Young từ đó phân loại cụ thể, chi tiết, tổng quát hơn và kèm theo là các ví dụ minh họa chỉ cho học sinh thấy được dạng bài toán mình đang giải để áp dụng nhanh công thức .II / NỘI DUNG, BIỆN PHÁP THỰC HIỆN , Phần I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Giao thoa ánh sáng: là sự tổng hợp của hai sóng ánh sáng kết hợp: các sóng ánh sáng được phát ra từ hai nguồn kết hợp, có cùng phương dao động, cùng chu kỳ ( tần số ) dao động và có hiệu số pha dao động không đổi theo thời gian. Những vị trí mà tại đó hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau tạo nên vân sáng, những vị trí mà tại đó hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau tạo nên vân tối. 2. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định (bước sóng xác định ), không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính. 3. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. 4. Thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng: Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 2 Sáng kiến kinh nghiệm Nguồn sáng F chiếu sáng hai khe F 1 , F 2 cách đều F, trên màn M. - Khi nguồn F là nguồn sáng trắng thì trên màn M có hệ vân nhiều màu. - Khi nguồn F là nguồn sáng đơn sắc thì trên màn M có những vạch sáng màu và tối xen kẽ. 4. Các công thức cơ bản giải bài tập về giao thoa ánh sáng a là khoảng cách giữa hai khe sáng F 1 , F 2 D là khoảng cách từ hai khe sáng F 1 , F 2 đến màn hứng vân. λ là bước sóng ánh sáng - Hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng d ∆ = 2 1 ax d d D − = - Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: i = D a λ - Vị trí vân sáng: x s = k D a λ = ki ;với(k là bậc giao thoa (k = 0 vân sáng trung tâm; k = ± 1 vân sáng bậc 1; k = ± 2 vân sáng bậc 2; …) - Vị trí vân tối: x t = (k + 2 1 ) D a λ = (k + 2 1 )i (k = 0 và k = -1: vân tối thứ nhất; k = 1 và k = -2 vân tối thứ 2; …) - Khoảng cách giữa n vân sáng ( hoặc n vân tối ) liên tiếp: d = (n - 1)i - Khoảng cách từ vân sáng bậc k 1 đến vân sáng bậc k 2 : ( ) ikkx 21 +=∆ nếu 2 vân khác phía với vân sáng trung tâm. ikkx 12 −=∆ nếu 2 vân cùng phía với vân sáng trung tâm. - Xác định loại vân, bậc của vân tại điểm M có tọa độ x M k i x M = ( Zk ∈ ) ⇒ tại điểm M có vân sáng bậc k 2 1 += k i x M ( Zk ∈ ) ⇒ tại điểm M có vân tối Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 3 Sáng kiến kinh nghiệm Phần II. CÁCH NHẬN DẠNG VÀ CÁCH GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YOUNG (Y-ÂNG) ( CÓ BÀI TẬP VÍ DỤ KÈM THEO MỖI DẠNG ) Dạng I. Giao thoa với ánh sáng đơn sắc: Dạng I.1: Xác định khoảng vân, vị trí vân sáng, vị trí vân tối, khoảng cách giữa hai vân cho trước. Cách giải: Áp dụng công thức tính: - Khoảng vân: i = D a λ - Vị trí vân sáng: x s = k D a λ = ki, - Vị trí vân tối: x t = (k + 2 1 ) D a λ = (k + 2 1 )i - Khoảng cách giữa n vân sáng ( hoặc n vân tối ) liên tiếp: d = (n - 1)i - Khoảng cách từ vân sáng bậc k 1 đến vân sáng bậc k 2 : ( ) ikkx 21 +=∆ nếu 2 vân khác phía với vân sáng trung tâm. ikkx 12 −=∆ nếu 2 vân cùng phía với vân sáng trung tâm. Ví dụ I.1:Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng a = 1,2mm, màn quan sát cách mặt phẳng chứa 2 khe một khoảng D = 1,8m, ánh sáng có bước sóng λ = 0,6µm. a.Tính khoảng vân. a. Xác định vị trí vân sáng bậc 3 và vân tối thứ 5. b.Xác định khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân sáng bậc 6 ở cùng phía vân sáng trung tâm. Hướng dẫn giải a. Khoảng vân: i = D a λ = ( ) m 3 3 6 10.9,0 10.2,1 8.1.10.6,0 − − − = = 0,9 (mm) b. Vị trí vân sáng bậc 3: (học sinh hiểu là k = ± 3) thay vào: : x s = ki ±= 3i = 2,7.10 -3 (m) Vị trí vân tối thứ 5: (học sinh hiểu là k = ± 4) x T5 = (k + ) ±= 4,5i = 4,05.10 -3 (m). c. Khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân sáng bậc 6 ở cùng phía vân sáng trung tâm là: ix )26( −=∆ = 4i = 3,6.10 -3 (m) Dạng I.2: Xác định loại vân, bậc vân tại vị trí M có tọa độ x M cho trước. Cách giải: Tính i x M Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 4 Sáng kiến kinh nghiệm - Nếu k i x M = ( Zk ∈ ) ⇒ tại điểm M có vân sáng bậc k - Nếu 2 1 += k i x M ( Zk ∈ ) ⇒ tại điểm M có vân tối. Chú ý: nếu thương i x M không phải là số nguyên hay bán nguyên thì tại M không có vân sáng hay vân tối. Ví dụ I.2 :Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng với 2 khe Young F 1 , F 2 biết hai khe cách nhau a = 1mm. Ánh sáng có bước sóng λ = 0,55µm, màn quan sát đặt cách 2 khe một khoảng D = 2m. Điểm M và N trên màn quan sát cách vân sáng trung tâm một khoảng 3,85mm và 8,8mm là vân sáng hay vân tối thứ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: + Khoảng vân: i = D a λ = 6 3 3 0,55.10 .2 1,1.10 ( ) 1,1( ) 10 m mm − − − = = + Nếu 5,3 1,1 85,3 == i x M ⇒ tại điểm M có vân tối thứ 4. + Nếu 8 1,1 8,8 == i x N ⇒ tại điểm M có vân sáng thứ 8. Dạng I.3: Tìm số vân sáng, vân tối quan sát được trên vùng giao thoa Cách giải: Trường hợp 1: Tìm số vân sáng, vân tối quan sát được trên trường giao thoa bề rộng L. - Tính bnbn i L ,0, 2 +== ( n là phần nguyên, b là chữ số lẻ thập phân đầu tiên của thương số) - Số vân sáng là N S = 2n + 1 ( kể cả vân sáng trung tâm ) - Số vân tối: N T = 2n nếu b < 5; N S = 2 (n + 1) nếu b ≥ 5. Trường hợp 2: Tìm số vân sáng, vân tối quan sát được trên đoạn MN của trường giao thoa. - Vân sáng bậc k trên đoạn MN có tọa độ x k = k.i thỏa mãn NkM xxx ≤≤ . Nên số vân sáng trên đoạn MN bằng số giá trị k thỏa mãn: i x k i x NM ≤≤ Nếu tính số vân sáng trong khoảng MN thì k thỏa mãn i x k i x NM << Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 5 Sáng kiến kinh nghiệm - Vân tối thứ k trên đoạn MN có tọa độ x k = ik       − 2 1 thỏa mãn NkM xxx ≤≤ . Nên số vân tối trên đoạn MN bằng số giá trị k thỏa mãn: 2 1 2 1 +≤≤+ i x k i x NM Nếu tính số vân tối trong khoảng MN thì k thỏa mãn 2 1 2 1 +<<+ i x k i x NM Ví dụ I.3.1:Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng F 1 , F 2 là a = 2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn D = 3m, ánh sáng có bước sóng λ = 0,5µm. Bề rộng giao thoa trường là 31cm. a. Tính khoảng vân. b. Tìm số vân sáng, vân tối quan sát được. c. Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng có bước sóng λ’ = 0,6µm thì số vân sáng tăng hay giảm. Hướng dẫn giải a. Khoảng vân: i = D a λ = ( ) mm75,0 2 10.3.10.5,0 33 = − b. Số vân sáng, vân tối: 20 75,0.2 30 2 == i L + Số vân sáng là: N S = 2.20 + 1 = 41 ( kể cả vân sáng trung tâm) + Số vân tối: N T = 2.20 = 40 c. Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng có bước sóng λ’ = 0,6µm thì: Khoảng vân i’ = mmii i i a D 9,0 5 6 ' 5 6''' ==⇒==⇒ λ λλ Lập tỷ số 167,16 9,0.2 30 '2 === i L + Số vân sáng là N’ S = 2.16 + 1 = 33 ( kể cả vân sáng trung tâm) + Số vân tối: N’ T = 2.(16+1) = 34 Vậy số vân sáng, vân tối giảm. Ví dụ I.3.2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, khoảng cách hai khe S 1 S 2 là a = 2mm, khoảng cách từ S 1 S 2 đến màn là D = 3m, bước sóng ánh sáng là 0,5µm. Bề rộng giao thoa trường là 2,88cm. a. Tính khoảng vân. b. Tìm số vân sáng và vân tối quan sát được trên giao thoa trường. c. Tìm số vân sáng, số vân tối trên đoạn MN của trường giao thoa (M, N cách vân trung tâm 0.5 cm và 1.25 cm). Hướng dẫn giải : a. Khoảng vân : m a D i 3 3 6 10.75.0 10.2 3.10.5.0. − − − === λ Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 6 Sáng kiến kinh nghiệm b. Ta có : 2,19 10.75,0.2 10.88,2 .2 3 2 == − − i L ;Số vân sáng : N s = 2.n + 1 = 2.19 + 1 = 39 vân sáng. Số vân tối : N t = 2.n = 2.19 = 38 vân tối. c. Số vân sáng trên MN: ⇔≤≤⇔≤≤ − − − − 3 2 3 2 10.75,0 10.25,1 10.75,0 10.5,0 k i x k i x N M 66,1666,6 ≤≤ k Có 10 giá trị k thỏa mãn ⇒ có 10 vân sáng trên MN. Số vân tối trên đoạn MN: ⇔+≤≤+⇔+≤≤+ − − − − 2 1 10.75,0 10.25,1 2 1 10.75,0 10.5,0 2 1 2 1 3 2 3 2 k i x k i x NM 17,1717,7 ≤≤ k Có 10 giá trị k thỏa mãn ⇒ có 10 vân tối trên đoạn MN. Dạng I.4: Xác định bước sóng ánh sáng. Cách giải: Tính bước sóng theo công thức: D ai = λ Như vậy muốn tính λ ta phải đi xác định được khoảng vân i trước. Chú ý: Biết vị trí vân hay khoảng cách vân ta có thể tính i: - cho vị trí vân sáng bậc k : x = ki ⇒ i = k x - cho vị trí vân tối thứ k: x t = (k - 2 1 )i ⇒ i = 2 1 +k x - cho L là bề rộng n khoảng vân liên tiếp: L = n.i ⇒ thì i = n L - Cho d là khoảng cách giữa n vân sáng ( hoặc n vân tối ) liên tiếp: d = (n - 1)i 1− =⇒ n d i - Cho khoảng cách từ vân sáng bậc k 1 đến vân sáng bậc k 2 : ( ) 21 21 kk x iikkx + ∆ =⇒+=∆ ( nếu 2 vân khác phía với vân sáng trung tâm ). ikkx 12 −=∆ 12 kk x i − ∆ =⇒ ( nếu 2 vân cùng phía với vân sáng trung tâm ). Ví dụ I.4.1 :Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết khoảng cách từ hai khe sáng đến màn D = 3m; hai khe sáng cách nhau a = 1mm. Tại vị trí M cách vân trung tâm 4,5mm, ta thu được vân tối thứ 3. Tính bước sóng ánh dùng trong thí nghiệm. Hướng dẫn giải x t3 = 2,5i ( ) ( ) mmm x i t 3 3 10.8,18,1 5,2 5,4 5,2 − ====⇒ Vây ( ) m D ai 6 33 10.6,0 3 10.8,1.10 − −− === λ Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 7 Sáng kiến kinh nghiệm Ví dụ I.4.2 ( Bài 25.7/ trang 40 / sách Bài tập Vật lý 12): Trong thí nghiệm với hai khe Young, hai khe sáng F 1 , F 2 cách nhau a = 1,2mm, màn M để hứng vân giao thoa cách mặt phẳng chứa F 1 , F 2 một khoảng D = 0,9m. Người ta quan sát được 9 vân sáng. Khoảng cách giữa trung điểm hai vân sáng ngoài cùng là 3,6mm. Tính bước sóng λ của bức xạ. Hướng dẫn giải - Khoảng vân: mmi 45,0 19 6,3 = − = Vậy mm D ia µλ 6,010.6,0 10.9,0 2,1.45,0 3 3 ==== − Ví dụ I.4.3 :Dùng khe Young với khoảng cách giữa 2 khe là a = 1mm đặt cách màn ảnh một khoảng D = 1m ta thu được hệ vân giao thoa có khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân sáng bậc 6 ở khác phía so với vân sáng trung tâm là 5,6mm. Xác định bước sóng và màu của vân sáng. Hướng dẫn giải Từ vân sáng bậc 2 đến vân sáng bậc 6 ở khác phía so với vân sáng trung tâm có 8 khoảng vân. Khoảng vân là: ( ) ( ) mmm x i 3 10.7,07,0 8 6,5 8 − === ∆ = ( ) m D ai 6 33 10.7,0 1 10.7,0.10 − −− ===⇒ λ Đây là λ của ánh sáng màu đỏ. Vân có màu đỏ Dạng I.5: Giao thoa ánh sáng trong môi trường đồng nhất có chiết suất n>1. Cách giải: - Bước sóng ánh sáng đơn sắc có tần số f + trong không khí là λ = f c + trong môi trường chiết suất n là λ ’ = fn c f v . = - Khoảng vân : Tiến hành thí nghiệm Young với ánh sáng đơn sắc đã cho + trong không khí khoảng vân a D i λ = , + trong môi trường chiết suất n khoảng vân a D i ' ' λ = n i i =⇒ ' vì n >1 nên i ’ < i. Vậy hệ vân mới có khoảng vân giảm, trong trường giao thoa số vân tăng. Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 8 Sáng kiến kinh nghiệm Ví dụ I.5 :Thực hiện giao thoa ánh sáng với khe Young cách nhau a =2mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D = 2m. Ánh sáng đơn sắc có tần số f = 5.10 14 Hz. Biết vận tốc ánh sáng truyền trong không khí là c = 3.10 8 m. Tính khoảng vân i trong 2 trường hợp: a. Thí nghiệm giao thoa trong không khí ( n = 1) b.Thí nghiệm giao thoa trong nước ( n = 4/3) Hướng dẫn giải a. Bước sóng ánh sáng trong không khí λ = c f = 8 6 14 3.10 0,6.10 5.10 − = (m) ⇒ Khoảng vân i = D a λ = 6 3 0,6.10 .2 2.10 − − = 0,6.10 -3 (m) = 0,6(mm) b. Bước sóng ánh sáng trong nước λ ’ = fn c f v . = ⇒ Khoảng vân a D i ' ' λ = ( ) mm n i i 45,0 3/4 6,0 ' ===⇒ . Dạng I.6: Sự di chuyển của hệ vân giao thoa do nguồn sáng di chuyển Cách giải: Khi nguồn sáng F cách đều 2 khe F 1 , F 2 thì hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng đến M là ( ) ( ) D ax MFMFMFFFMFFFddd ≈−=+−+=−=∆ 12112212 Trường hợp 1. Di chuyển F theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa 2 khe F 1 , F 2 ( lại gần hoặc ra xa mặt phẳng chứa 2 khe F 1 , F 2 ) thì hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng đến O là 0 12 =−=∆ ddd và khoảng vân i = D a λ nên hệ vân không di chuyển và số vân không đổi. Trường hợp 2. Di chuyển F theo phương song song với 2 khe F 1 , F 2 một đoạn y đến F’ thì hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng đến M là: ( ) ( ) ( ) ( ) ' '''' 1212112212 D ay D ax FFFFMFMFMFFFMFFFddd +≈−+−=+−+=−=∆ ( D’ là khoảng cách từ nguồn sáng F đến mặt phẳng chứa 2 khe ). M có vân sáng khi λ .kd =∆ ( ) Zk ∈ ⇒ vị trí vân sáng bậc k: 'D D y a D kx sk += λ , vậy: - khoảng vân a D xxi sksk λ =−= +1 không đổi Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 9 M 1 d 2 d 1 F 2 F D F O D 'F 1 F 2 F O M 'D y x F Sáng kiến kinh nghiệm - vân sáng trung tâm ứng với k = 0 y D D x s ' 0 −=⇒ , x trái dấu y chứng tỏ vân trung tâm ( và cả hệ vân ) di chuyển ngược hướng di chuyển của nguồn F, khoảng di chuyển của hệ vân là y D D xx s ' 00 == Trường hợp 3: Mở rộng khe sáng F đến khi hệ vân giao thoa biến mất - Khi mở rộng khe F thì khe này coi như tập hợp nhiều khe F' nằm ở 2 bên của khe hẹp ban đầu. Xét khe F' ở cách F một khoảng b , vân trung tâm của hệ vân tạo bởi F' dịch chuyển ngược chiều một đoạn x theo hệ thức x = 'D D b . - Khi vân trung tâm của hệ này chồng lên vân tối thứ nhất của hệ vân do khe F ban đầu gây ra thì hệ vân giao thoa biến mất. Khi đó x = D iD b D D b i 2 ' '2 =⇒= . Khe F phải mở rộng về cả hai phía nên có cần có bề rộng là a D D D a D D iD b '' . ' 2 λλ === . Ví dụ 6.1 (Bài 358/trang 163 / Sách 540 bài tập Vật lý lớp 12): Một nguồn sáng đơn sắc S cách 2 khe Young 0,1m phát ra một bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,6µm, hai khe sáng S 1 , S 2 cách nhau là a = 2mm, màn quan sát cách hai khe D = 2m. a. Tìm số vân sáng quan sát được trên giao thoa trường có bề rộng L = 25,8mm. b.Cho nguồn sáng S di chuyển theo phương S 1 S 2 về phía S 1 một đoạn 2mm thì hệ vân giao thoa trên màn E di chuyển theo chiều nào? một đoạn bao nhiêu? Hướng dẫn giải a. Số vân sáng quan sát được trên giao thoa trường có bề rộng L = 25,8mm. + Khoảng vân: i = D a λ = ( ) mm6,0 2 10.2.10.6,0 33 = − + Có ⇒== 5,21 6,0.2 8,25 2i L số vân sáng là N S = 2.21+1=43 ( kể cả vân sáng trung tâm) Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa 10 [...]... nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe a = 0,3mm, khỏang cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát D = 2m Hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 màu đỏ ( λđ= 0,76μm) đến vân sáng bậc 1 màu tím ( λt = 0,4μm ) cùng một phía của vân trung tâm là A 1,5mm B 1,8mm C 2,4mm D 2,7mm Đáp án C Dạng II.2: Giao thoa ánh sáng với ánh sáng trắng, tìm các bức xạ... của Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m Dùng ánh sáng trắng (0,76 µm ≥ λ ≥ 0,38 µm) để chiếu sáng hai khe Xác định bề rộng của quang phổ bậc 1 và bậc 5 Hướng dẫn giải Ta có: ∆x1 = 2 D −6 (λđ - λt) = 0,8.10− 3 ( 0,76 − 0,38).10 = 0,95 mm a ∆x5 = 5 D (λđ - λt) = 5∆x1 = 5.0,95.10-3 = 4,75mm a Dạng II.2: Giao thoa ánh sáng với ánh sáng. .. lỏng Biết ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong chân không λ = 0,6µm Đáp số: n = 4/3 Dạng I.6: Sự di chuyển của hệ vân giao thoa do nguồn sáng di chuyển Bài 10 Hai khe hẹp F1 và F2 song song cách đều một khe sáng hẹp đơn sắc F một khoảng D’=1m Khoảng cách giữa 2 khe F 1 và F2 là a = 0,2mm Trên màn ảnh đặt song song cách các khe Young một khoảng D = 0,8m ta đo được khoảng cách giữa 10 vân sáng liên tiếp... khe đến màn là 2m Trong hệ vân trên màn, vân sáng bậc 3 cách vân trung tâm 2,4 mm Bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là A 0,5 µm B 0,7 µm C 0,4 µm D 0,6 µm Đáp án C Dạng I.5: Giao thoa ánh sáng trong môi trường đồng nhất có chiết suất n>1 Bài 9 Thực hiện giao thoa ánh sáng đơn sắc với khe Young (hai khe cách nhau a = 1mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D = 1,2m) trong chất lỏng, đo... hình ảnh giao thoa Tại điểm M trên màn cách vân sáng trung tâm (chính giữa) một khoảng 5,4 mm có vân sáng bậc (thứ) A 3 B 6 C 2 D 4 Đáp án A Dạng I.3: Tìm số vân sáng, vân tối quan sát được trên vùng giao thoa Bài 5 (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010) Trong thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6µ m Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ... mm và 4,5 mm, quan sát được A 2 vân sáng và 2 vân tối B 3 vân sáng và 2 vân tối C 2 vân sáng và 3 vân tối D 2 vân sáng và 1 vân tối Đáp án A 17 Lý THPT - Bui Thi Phuong - THPT Câm Ba Thuoc -Thuong Xuan - Thanh Hoa Sáng kiến kinh nghiệm Dạng I.4: Xác định bước sóng ánh sáng Bài 7: (Đề thi tốt nghiệp THPT 2008): Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách. .. nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp F 1, F2 cách nhau a = 2mm và cách màn quan sát D = 2m a Chiếu ánh sáng có bước sóng λ 1 thì ở cùng một bên của vân trung tâm người ta thấy rằng khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 là 2,4mm Tính λ1? b Nguồn sáng chứa cả ba bức xạ λ 1, λ 2 = 500nm và λ 3= 600nm Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân cùng màu vân trung tâm Hướng dẫn giải a... Đáp án D Bài 13 (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm Khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m Trên màn, tại vị trí cách vân trung tâm 3 mm có vân sáng của các bức xạ với bước sóng A 0,48 μm và 0,56 μm B 0,40 μm và 0,60 μm C 0,45 μm và 0,60... hiện thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young Khoảng cách giữa hai khe là a = 1,6mm Khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 2,4m Người ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,45µm và λ2 = 0,75 µm a Xác định vị trí trùng nhau của các vân sáng của hai bức xạ λ1 và λ2 b Xác định vị trí trùng nhau của các vân tối của hai bức xạ λ1 và λ2 Hướng dẫn giải + Vị trí các vân sáng trùng nhau... Đến một vị trí nào đó tất cả các vân sáng của các bức xạ đơn sắc lại trùng nhau, tại đó cho ta vệt sáng trắng; vị trí tất cả các vân tối của các bức xạ lại trùng nhau, tại đó các bức xạ bị tắt Dạng II.1 Giao thoa ánh sáng với ánh sáng trắng, xác định bề rộng quang phổ bậc k Cách giải: Bề rộng quang phổ bậc k (khoảng cách từ vân tím bậc k đến vân đỏ bậc k ở cùng phía với vân sáng trung tâm) là: ∆xk = k . 3 Sáng kiến kinh nghiệm Phần II. CÁCH NHẬN DẠNG VÀ CÁCH GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YOUNG (Y-ÂNG) ( CÓ BÀI TẬP VÍ DỤ KÈM THEO MỖI DẠNG ) Dạng I. Giao thoa với ánh sáng. trong đề tài này là" ;nhận dạng và giải nhanh các bài toán về giao thoa anh sáng& quot;. Trong bài viết này tôi đã tổng hợp các dạng bài tập về giao thoa ánh sáng với khe Young từ đó phân loại. nhiều dạng. Trong nội dung bài viết này tôi chỉ tập trung vào các dạng bài tập về giao thoa ánh sáng với khe Young. B/ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I/ CƠ SỞ LÝ LUẬN -Phần lí thuyết về giao thoa ánh sáng