Đang tải... (xem toàn văn)
SKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNGSKKN PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG PHẦN I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Ngày 09 tháng năm 2014 Bộ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành Quyết định số 3538/QĐ-BGDĐT việc Phê duyệt phương án thi tốt nghiệp Trung học phổ thông tuyển sinh đại học, cao đẳng từ năm 2015 nêu rõ: “ Từ năm 2015, tổ chức kì thi Quốc gia( gọi kì thi Trung học phổ thơng Quốc gia) lấy kết để xét công nhận tốt nghiệp trung học phổ thông làm xét tuyển sinh đại học, cao đẳng”…“ Để xét công nhận tốt nghiệp trung học phổ thông xét tuyển s inh vào trường đại học, cao đẳng, thí sinh phải thi môn ( gọi môn thi tối thiểu) gồm mơn bắt buộc Tốn, Ngữ văn, Ngoại ngữ môn tự chọn số môn Vật lí , Hóa học, Sinh học, Lịch sử địa lí”… “Các mơn Tốn , Ngữ văn, Lịch sử , Địa lí: Thi tự luận, thời gian thi 180 phút”; mơn Vật lí , Hóa học, Sinh học, Ngoại ngữ: Thi trắ c nghiệm thời gian thi 90 phút” Đề thi đánh giá thí sinh mức độ : nhận biết, thông hiểu, vận dụng vận dụng cao, đảm bảo phân hóa trình độ thí sinh” Như biết, vài năm trở lại đây, đề thi đại học mơn vật lí dài, rộng chứa nhiều câu khó Các câu hỏi lí thuyết ngày dần đi, thay vào câu hỏi tập vận dụng thơng minh Vì để đạt hiệu cao giảng dạy học tập mơn vật lí đáp ứng yêu cầu Bộ Giáo dục Đào tạo kì thi Trung học Phổ thơng Quốc gia giáo viên học sinh phải tìm cách giải nhanh hiệu PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Chương trình giảng dạy vật lý 12 toán giao thoa ánh sáng khe Y-âng vật lí phổ thơng tốn tương đối khó u cầu học sinh phải nắm kiến thức suy luận lơgíc hợp lý Nếu khơng nắm kiến thức học sinh khó lòng giải Và suy luận lơgíc khơng tốt đường giải tốn khơng ngắn chút có dẫn tới kết sai Do để giúp học sinh ơn luyện nắm bắt cách có hệ thống dạng tập hay gặp đề thi giáo viên có thêm tài liệu nghiên cứu giảng dạy luyện thi biên soạn đề tài: “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG” Trong q trình giảng dạy tơi thấy đa phần học sinh gặp khó khăn q trình giải tốn giao thoa ánh sáng Do tơi viết sáng kiến kinh nghiệm n ày để góp phần m tài liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên học sinh q trình dạy học Vật lí 12 Mặc dù đầu tư nhiều thời gian cơng sức hạn chế, sai sót khơng thể tránh khỏi Rất mong đóng góp chia sẻ thầy, cô em học sinh để đề tài ngày hoàn thiện lần viết sau Xin trân trọng cảm ơn! II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU * Giúp học sinh củng cố, nắm vững lý thuyết, biết phân loại phương pháp giải toán giao thoa nhanh gọn * Rèn luyện kĩ phân tích tượng, giải toán thực tế, giúp học sinh đào sâu nâng cao kiến thức học lớp qua bước hình thành trực giác Vật lí nhạy bén PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG * Để giúp em học sinh nắm cách có hệ thống cơng thức chương trình Vật Lý 12 từ suy số cơng thức, kiến thức khác dùng để giải nhanh tập trắc nghiệm định lượng, tập hợp công thức có sách giáo khoa theo phần, kèm theo số cơng thức, kiến thức rút giải số tập khó, hay điển hình Hy vọng tập tài liệu giúp ích chút cho q đồng nghiệp trình giảng dạy em học sinh trình kiểm tra, thi cử III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - ÁP DỤNG - Đối tượng nghiên cứu tập giao thoa ánh sáng khe Y âng học sinh trường THPT có học lực khác áp dụng để giải tập - Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng cho tất đối tượng học sinh lớp 12 có học lực khác nhau, giúp học sinh ôn tập phần giao thoa ánh sáng kỳ thi THPT Quốc Gia - Sáng kiến kinh nghiệm nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen khả tự học, tinh thần hợp tác, kĩ vận dụng kiến thức vào tình khác học tập thực tiễn ; tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú học tập Làm cho học trình kiến tạo, học sinh tìm tòi, khám phá, phát hiện, luyện tập, khai thác xử lý thông tin, tự hình thành hiểu biết, tự t in học tập, chuẩn bị tốt kiến thức để bước vào phòng thi cách tự tin đạt kết cao PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG PHẦN II NỘI DUNG A NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN Giao thoa khe Y-âng với ánh sáng đơn sắc Trong đó: a = S1S2 khoảng cách hai khe sáng D = OI khoảng cách từ hai khe sáng S 1, S2 đến quan sát Điều kiện : D >> a S1M = d1; S2M = d2 x = OM (toạ độ)cho biết khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến điểm M ta xét ax - Hiệu đường đi: Δd = d2 - d1 D - Tại M vị trí vân sáng : ∆d = kλ x λD ; kZ ⇒ xs = k H M a d1 S1 k = 0: Vân sáng trung tâm d2 a I k = ±1: Vân sáng bậc ( thứ) D S2 k = ±2: Vân sáng bậc ( thứ) 2… - Tại M vị trí vân tối : ∆d = (k + 0,5)λ ⇒ x t = (k + 0,5) λD ; k Z a k = 0, k = -1: Vân tối thứ k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba… - Khoảng vân : khoảng cách hai vân sáng (hoặc tối) liên tiếp x s = k i λD i= ⇒ i a x t = ( k + 0,5) i = (2k +1) • Vân sáng vân tối liên tiếp cách đoạn là: • Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân i x O PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG * Nếu thí nghiệm đặt mơi trường có chiết suất n khoảng vân giảm n lần: i’ = i/n B PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG : XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÂN SÁNG, VÂN TỐI, KHOẢNG VÂN Phương pháp Áp dụng cơng thức vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân * Khoảng vân: * Vị trí vân sáng : x s= k i= D a D a = ki với k € Z D * Vị trí vân tối : x t = (k + ) = (k + )i a * Lưu ý: - Nếu thí nghiệm đặt mơi trường có chiết suất n: Trong công thức ta thay ' với ' = i i i/n ( , = v c = = khoảng vân giảm n lần: i’ = f nf n c.T c = = =n) , v.T v - Đối với vân tối khơng có khái niệm bậc giao thoa - Xác định khoảng vân i khoảng có bề rộng L Biết khoảng L có n vân sáng: + Nếu hai vân đầu hai vân sáng: i = + Nếu hai vân đầu hai vân tối: i = L n L n −1 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG + Nếu đầu vân sáng đầu vân tối: i = L n − 0,5 Ví dụ 1.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách hai khe a = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 2m Ánh sáng dùng thí nghiệm có bước sóng = 0,6 m Xác định Khoảng vân? vị trí vân sáng bậc vân tối thứ ? Hướng dẫn * Khoảng vân: i = D a = 0,6.10 −32.10 = 1,2 mm D 0,6.10 −32.10 * Vị trí vân sáng bậc 3: x = =3 = 3,6 mm a * Vị trí vân tối thứ 5: x = 4,5 0,6.10 −32.10 = 5,4 mm Ví dụ Trên bề rộng 7,2 mm vùng giao thoa người ta đếm vân sáng (ở rìa vân sáng).Tại vị trí cách vân trung tâm 14,4 mm vân sáng hay vân tối thứ mấy? Hướng dẫn * Có vân sáng rìa vân sáng có khoảng vân : 8i = 7,2 → i = 0,9 mm * Tại M có x M = 14,4 mm , Ta lập tỷ số → k = 16: Đây vị trí vân sáng thứ 16 x M 14,4 = = 16 i 0,9 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách hai khe a = 1,5 mm , khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 3m Người ta đo khoản g cách vân sáng bậc vân sáng bậc phía với vân trung tâm 3mm Xác định vị trí vân sáng bậc 3, vân tối thứ 7? Hướng dẫn : * Khoảng cách vân sáng bậc vân sáng bậc phía với vân trung tâm 3mm ∆x = xs − xs = 5i − 2i = 5i – 2i = 3i = mm ⇒ i = 1mm * Vị trí vân sáng bậc : x 5= D a = 5i = mm D Vị trí vân tối thứ : x7 = (k + ) = 6,5 i = 6,5mm với k = a Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách hai khe a = 0,5 mm , khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 1m Ánh sáng dùng thí nghiệm có bước sóng = 0,5m Nếu tiến hành thí nghiệm nước có chiết suất khoảng vân ? Hướng dẫn * Trong khơng khí : i = * Trong nước : i’ = i’ = 'D a D a = = 1mm D na i = 1.4/3 = 0,75 mm n Ví dụ (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 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TỐN GIAO THOA ÁNH SÁNG 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 Hướng dẫn * i= Ta có: * D a =1,8mm xM 5, = = Chọn A i 1,8 Ví dụ (CĐ 2008) Trong thí nghiệm Iâng (Y -âng) giao thoa nh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 540 nm thu hệ vân giao thoa quan sát có khoảng vân i = 0,36 mm Khi thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 600 nm thu hệ vân giao thoa quan sát có khoảng vân A i2 = 0,60 mm Hướng dẫn Ta có: * i1 = * i2 = B i2 = 0,40 mm C i2 = 0,50 mm D i2 = 0,45 mm 1 D a 2 D a i2 2 => = i1 1 => i2 = i1 2 1 i2 = 0,40mm Chọn B Ví dụ (CĐ 2008) Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc Biết khoảng cách hai khe hẹp 1,2 mm khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến quan sát 0,9 m Quan sát hệ vân giao thoa với khoảng cách vân sáng liên tiếp 3,6 mm Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm A 0,50.10-6 m B 0,55.10-6 m C 0,45.10-6 m D 0,60.10-6 m Hướng dẫn *khoảng cách vân sáng liên tiếp có 8i => i = * i= D a => = -6 = 0,60.10 m Chọn D D x = 3, = 0, 45mm PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Ví dụ (CĐ 2009): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến 2m Trong hệ vân màn, vân sáng bậc cách vân trung tâm 2,4 mm Bước sóng ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm A 0,5 µm B 0,7 µm C 0,4 m D 0,6 µm Hướng dẫn * xs = k D a => = xs a = 0, m Chọn C kD Ví dụ (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010)Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu sáng đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 λ Trên quan sát có vân sáng bậc 12 λ1 trùng với vân sáng bậc 10 λ Tỉ số A B C λ1 λ2 D Hướng dẫn Vân sáng bậc 12 λ1 trùng với vân sáng bậc 10 λ => xs12 = xs10 => 1 10 = = Chọn C 2 12 Ví dụ 10 (ĐH 2013): Trong thí nghiệm Y âng giao thoa ánh sáng, bước sóng ánh sáng đơn sắc 600nm, khoảng cách hai khe hẹp 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến 2m Khoảng vân quan sát có giá trị bằng: A 1,5mm B 0,3mm C 1,2mm D 0,9mm Hướng dẫn i= D a = 1,2 mm Chọn C Ví dụ 11 * Trong thí nghiệm Y -âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 Trên quan sát, đoạn thẳng MN dài 20mm ( MN vng góc với hệ vân giao thoa) có 10 vân tối, M N vị trí hai vân sáng Thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG 5 bước sóng 2 = M vị tr í vân giao thoa, số vân sáng đoạn MN lúc A B C D Hướng dẫn: Cách • Trên đoạn thẳng MN có 10 vân tối, M N vị trí hai vân sáng => Trên MN có 11 vân sáng = > MN = 10i => i = 2mm 5 • Số vân sáng dùng xạ 2 = : ta quan sát vân sáng ( n – 1)i2 • Ta có: 10i1 = (n -1 )i2 => 101 = (n − 1)2 • => n = Chọn A Cách * Với bước sóng 1 : M, N vị trí haivân sáng Mà đoạn MN có 10 vân tối => có 11 vân sáng Vì số vân sáng số lẻ nên ta xem M vân sáng bậc D Vị trí điểm M : x5 = (1) a * Với bước sóng 2 = xác định : xM = k 2 D a 51 : Giả sử M vân sáng Vị trí điểm M =k 51 D (2) 3a * (1), (2) => k = ∈ Z ( đúng) Vậy M vị trí vân sáng bậc xạ 2 10 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Bài 9: Một nguồn sáng điểm nằm cách hai khe Iâng phát đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6 µm bước sóng λ2 chưa biết Khoảng cách hai khe a = 0,2 mm, khoảng cách từ khe đến D = m a) Tính khoảng vân giao thoa λ1 b) Trong khoảng rộng L = 2,4 cm màn, đếm 17 vạch sáng, có vạch kết trùng hai hệ vân Tính bước sóng λ2, biết hai vạch trùng nằm khoảng L Hướng dẫn a) i1 = 1 D = 3.10-3 m a L b) = có vân sáng xạ có bước sóng λ1 i1 có 17 - + = 11 vân sáng xạ có bước sóng λ2; i2 = L = 2,4.10-3 m; λ2 = = 0,48.10-6 m 11− D Bài 10: TiÕn hµnh giao thoa b»ng ánh sáng tổng hợp hai xạ có = 0,5m , = 0,4m Khoảng cách hai khe Iâng 2mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát 2m Bề rộng trường giao thoa L = 1,3cm Hái trªn trêng giao thoa quan sát thấy vân sáng? Hng dn Khoảng vân xạ sinh ra: i1 = 1D Khoảng vân xạ sinh ra: i2 = D Số vân sáng a a xạ = 0,5.10 −3.2.103 = 0,5mm = 0,4.10 −3.2.103 = 0,4mm cã bíc sãng λ1 t¹o bíc sãng λ2 t¹o L 13 + = .2 + = 27 (v©n sáng) 2.0,5 2i1 là: N1 = Số vân sáng xạ có L 13 + = .2 + = 33 (vân sáng) 2.0,4 2i2 lµ: N = 52 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Trong vân quan sát màn, có vân hai xạ trùng Vị trí vân trùng xác định từ hệ thức: Trong giá trị lớn k1 thỏa m·n hÖ thøc: k1max ≤ k1 2 = = k2 1 L 13 = = 13 2i1 2.0,5 Vậy có vân sáng trùng có bậc lập bảng sau: k1 12 k2 10 15 Số vân sáng quan sát là: N = N1 + N = 53 (vân sáng) Bi 11: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cá ch từ hai khe đến quan sát m Nguồn sáng dùng thí nghiệm gồm hai xạ có bước sóng λ1 = 450 nm λ2 = 600 nm Trên quan sát, gọi M, N hai điểm phía so với vân trung tâm, cách vân trung tâm 5,5 mm 22 mm Tì m số vị trí vân sáng trùng hai xạ đoạn MN Hướng dẫn Ta có: i1 = 1 D a = 1,8.10-3 m; i2 = Vân sáng trùng: k1 1 D a = k2 2 D a 2 D a = 2,4.10-3 m; k2 = k1 1 = k1 2 vân sáng trùng ứng với k = 0, 4, 8, 12, 16, k2 = 0, 3, 6, 9, 12, ; Mà: x xM = 3,1; M = 12,2; i2 i1 Nên: MN có vân sáng trùng xạ ứng với k = 4; 8; 12 k2 = 3; 6; Bài 12: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc, xạ màu đỏ có bước sóng 720 nm xạ màu lục có bước sóng λ (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 Tính λ Hướng dẫn Hai vân sáng trùng lần thứ nhất: k điđ = klil ⇒ kđλđ = klλl Hai vân sáng trùng lần thứ 2: (kđ+n)λđ = (kl+9)λl ⇒ λ l = 53 nλ đ PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Vì: 500 nm ≤ λ l ≤ 575 nm nên suy ra: 6,25 ≤ n ≤ 7,12 ⇒ n = Vậy: λl = nλ đ 7.720 = = 560nm 9 Bài 13: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khoảng cách khe mm, khoảng cách từ khe đến quan sát 1,5 m Chiếu vào hai khe nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc màu đỏ có bước sóng λ1 = 0,72 µm màu lục có bước sóng λ2 Trên quan sát người ta thấy hai vân sáng gần màu với vân cách 3,24 mm có vân màu lục Hỏi: a) Giữa hai vân sáng nói có vân màu đỏ? b) Bước sóng xạ màu lục bao nhiêu? Hướng dẫn a) i1 = 2 D a = 0,54.10-3 m; xM 3,24 = = i1 0,54 Vị trí vân trùng kể từ vân sáng vân sáng bậc xạ màu đỏ, hai vân sáng trùng màu nói có vân sáng màu đỏ b) Vị trí vân trùng kể từ vân sáng vân sáng bậc xạ màu lục, đó: λ2 = axM = 0,54.10-6 m kD Bài 14: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ hai khe đến m Dùng nguồn sáng phát ba xạ đơn sắc λ1 = 0,4 µm, λ2 = 0,45 µm λ3 = 0,6 µm Xác định khoảng cách ngắn hai vân sáng màu với vân sáng Hướng dẫn Ta có: k1 1 D a = k2 2 D a = k3 3 D a 9k1 = 8k2 = 6k3; Khoảng cách ngắn là: ∆x = 1 D a =8 2 D a =6 3 D a = 3,6.10-3 m Bài 15.Tiến hành giao thoa ánh sáng đơn sắc.Khi khoảng cách từ hai khe đến D điểm M có vân sáng bậc Nếu tịnh tiến đoạn 80 cm t rung trực hai khe xa điểm M trở thành vân tối thứ 6.Tìm khoảng cách D1? 54 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Hướng dẫn Ban đầu điểm M vân sáng bậc nên ta có : OM = 8i = D1 (1) a Sau dịch chuyển, điểm M vân tối thứ nên OM = 5,5i1 = 5,5 D2 (2) a (1) D1 Lấy ⇔ = D2 = D1 +80 ⇒ D1 = 176 cm ( 2) 5,5D2 Bài 16 Tiến hành giao thoa ánh sáng đơn sắc Nếu tịnh tiến đoạn 40 cm trung trực hai khe khoảng vân tăng lên 200 lần bước sóng Tìm khoảng cách hai khe ? Hướng dẫn Ban đầu ,khoảng vân giao thoa i1 = D1 a (1) Do khoảng vân tăng lên phải dịch chuyển xa hai khe.Sau dịch chuyển đoạn 40 cm = 400mm,Khoảng vân giao thoa i2 = D2 a = ( D1 + 400) a Từ (1) (2) ⇒ = D1 a + 400 = i1 + 200 a (2) 400 = 200 ⇒ a = mm a Bài 17 (ĐH – 2012) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng , khoảng cách hai khe hẹp a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến quan sát 2m Trên quan sát, điểm M cách vân sáng trung tâm mm, có vân sáng bậc Khi thay đổi 55 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG khoảng cách hai khe hẹp đoạn 0,2 mm cho vị trí vân sáng trung tâm khơng thay đổi M có vân sáng bậc Giá trị A 0,60 µm B 0,50 µm C 0,45µm Hướng dẫn Vì bậc vân tăng lên nên a tăng thêm: xM = ⇒ D 0,55 µm D a =6 D a + 0, ax = ⇒ a = 1( mm ) ⇒ = M = 0, 6.10−6 ( m ) ⇒ Chọn A a a + 0, 5D Bài 18.Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn S phát xạ đơn sắc , quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng không đổi D, khoảng cách hai khe S1S2 = a thay đổi (nhưng S1 S2 cách S) Xét điểm M màn, lúc đầu vân sáng bậc 4, giảm tăng khoảng cách S1S2 lượng ∆a vân sáng bậc k bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2∆a M A vân tối thứ B vân sáng bậc C vân sáng bậc D vân sáng bậc Hướng dẫn D a − ∆a a − ∆a ⇒ ∆a = 0,5a ⇒1= D a + ∆a xM = 3k a + ∆a D xM = k' a ⇒ k ' = ⇒ Chọn D ⇒1= D 4.2 xM = k ' a + ∆a xM = k Bài 19 Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng người ta đặt quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng D khoảng vân 1mm Khi khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng hai khe D + ∆D D - ∆D khoảng vân thu tương ứng 2i i Nếu khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng hai khe D + 3∆D khoảng vân là: A 3mm B 2,5 mm C mm D mm Hướng dẫn 56 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG D a = 1( mm ) ( D + ∆D ) Khoảng vân giao thoa: = 2i D a ⇒ ∆D = ( D − ∆D ) =i a Khi D’ = D + 3∆D = 2D khoảng vân: i ' D ' a =2 D a = ( mm ) ⇒ Chọn C Bài 20 Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khoảng cách hai khe 0,5 mm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng điểm M có tọa độ mm vị trí vân sáng bậc Nếu dịch xa thêm đoạn 50/3 (cm) theo phương vng góc với mặt phẳng hai khe M vị trí vân tối thứ Tính bước sóng A 0,4 µm B 0,5 µm C 0,6 µm D 0,64 µm Hướng dẫn D x = M a ⇒ = 0,5.10−6 ( m ) ⇒ Chọn B x = 1,5 ( D + 0,5 / 3) = 0, 75.2 D + 0, 25 M a a a Chú ý: Khi D tăng a giảm khoảng vân tăng lên nên vân bậc cao chạy Ngược lại, vân bậc cao chạy vào Bài 21 (ĐH – 2013): Thực thí nghiệm Y- âng giao thoa với ánh sáng có bước sóng Khoảng cách hai khe hẹp mm Trên quan sát, điểm M cách vân trung tâm 4,2 mm có vân sáng bậc Giữ cố định điều kiện khác, di chuyển dần quan sát dọc theo đường thẳng vng góc với mặt phẳng chứa hai khe xa vân giao thoa M chuyển thành vân tối lần thứ hai khoảng dịch 0,6 m Bước sóng bằng: A 0,6 µm B 0,5 µm C 0,7 µm D 0,4 µm Hướng dẫn Vị trí điểm M: xM = 5i = D a = 4, 2.10−3 ( m ) (1) Ban đầu, vân tối tính từ vân trung tâm đến M có tọa độ 0,5i; 1,5i; 2,5i; 3,5i 4,5i Khi dịch xa 0,6 m M trở thành vân tối lần thứ xM = 3,5i’ hay xM = 3,5 ( D + 0, ) a = 4, 2.10−3 ( m ) ( 2) Từ (1) (2) tính ra: D = 1,4 m, = 0,6 µm ⇒ Chọn A 57 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Bài 22 Thực thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng có bước sóng Khoảng cách hai khe hẹp đến 1,2m Giữ cố định điều kiện khác, giảm dần khoảng cách hai khe đến vân giao thoa M chuyển thành vân sáng lần thứ hai khoảng cách hai khe giảm 1/3 mm Bước sóng gần giá trị sau đây? A 0,6 µm B 0,5 µm C 0,7 µm D 0,4 µm Hướng dẫn Vị trí điểm M: xM = 4,5i = 4,5 D a = 2, 7.10−3 ( m ) (1) Ban đầu, vân tối tính từ vân trung tâm đến M có tọa độ i; 2i; 3i 4i Khi a giảm i tăng (các vân bậc cao dịch phía ngồi) M D = 2, 7.10−3 ( m ) a − 10−3 / Từ (1) (2) tính ra: a = mm, = 0,5 µm ⇒ Chọn D trở thành vân sáng lần thứ xM = 3i ' hay xM = ( 2) Bài 23 Thí nghiệm giao thoa I-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,4 µm, khoảng cách hai khe a = 0,8 mm Gọi H chân đường cao hạ từ S1 tới quan sát H vân tối Giữ cố định chứa hai khe, di chuyển từ từ quan sát xa dọc theo đường thẳng vng góc với mặt phẳng chứa hai khe có hai lần H cực đại giao thoa Khi dịch chuyển trên, khoảng cách hai vị trí để H cực giao thoa lần đầu H cực tiểu giao thoa lần cuối A 1,6 m B 0,4 m C 0,32 m D 1,2 m Hướng dẫn Tọa độ điểm H xH = 0,4 mm Lúc đầu, H vân tối: xH = ( m + 0,5 ) D a Khi D tăng m giảm nghĩa vân bậc cao chạy ngồi Vì có hai lần vân cực đại chạy qua nên m = hay xH = ( + 0,5 ) D ' D a ax Khi cực đại lần đầu xH = ⇒ D' = H a 2 ax D ' ⇒ D '' = H Khi cực đại lần cuối xH = 0,5 a 0,5 ax ax ⇒ ∆D = D ''− D' = H − H = 1, ( m ) ⇒ Chọn D 0,5 2 Bài 24 Thực thí nghiệm Y âng giao thoa với ánh sáng có bước sóng Trên quan sát, điểm M có vân sáng Giữ cố định điều kiện khác, di chuyển dần quan sát dọc theo đường thẳng vng góc với mặt phẳng chưa hai khe xa đoạn nhỏ 1/7 m M chuyển thành 58 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG vân tối Dịch thêm đoạn nhỏ 0,6 m M lại vân tối Tính khoảng cách hai khe đến ảnh chưa dịch chuyển A m B m C 1,8 m D 1,5 m Hướng dẫn Lúc đầu M vân sáng bậc k: xM = k D a Dịch lần M vân tối lần hai M vân tối: 1 D+ 1 1 7 xM = ( k − 0,5 ) k = k− D= ⇒ 7 ⇒ Chọn B 14 ⇒ a D =1 ( D + 0, ) 0, 6k − 1,5D = 0,9 xM = ( k − 1,5 ) a 59 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG PHẦN III KẾT LUẬN Bài tập vật lý phần thiếu q trình giảng dạy mơn vật lý trường phổ thơng Nó phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới, để ôn tập, để rèn luyện kỹ , kỹ xảo vận dụng kiến thức bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học Bài tập vật lý ph ương tiện để giúp học sinh rèn luyện đức tính tốt đẹp tính cảm nhận, tinh thần chịu khó đặc biết giúp em có giới quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng Để tập vật lý thực mục đích điều người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh Trong đề tài phân loại đưa số phương pháp giải toán giao thoa ánh sáng với khe Y -âng tất nhiên không trọn vẹn, để giúp học sinh giải toán vật lý dạng nâng cao nhằm mục đích giúp em có kết tốt kỳ thi, đặc biệt kỳ thi THPTQG Tuy nhiên phương pháp mang tính chủ quan nhân, áp dụng cho đối tượng học sinh lớp 12 đa số em vận dụng tương đối có kết tốt Tơi hy vọng qua q trình giảng dạy thực tế, tìm hiểu sách báo, mạng tham khảo ý kiến đồng nghiệp giúp thầy (cơ) thuận lợi q trình giảng dạy Mặt khác, đề tài giúp em học sinh có tài liệu tham khảo bổ ích q trình học tậ p Tôi hy vọng nhận đóng góp từ bạn đồng nghiệp, em học sinh để tơi hồn thiện đề tài dần hoàn thiện kiến thức thân Do thời gian eo hẹp nên tài liệu trình bày chưa thật hòan chỉnh, thiếu 60 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG ví dụ minh họa chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, góp ý quý đồng nghiệp để xây dựng tập tài liệu hoàn hảo Tôi xin chân thành cảm ơn 61 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG PHẦN IV KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT - Về phía nhà trường c ần có kế hoạch lâu dài việc khuyến khích giáo viên tham gia viết đề tài sáng kiến kinh nghiệm chuyên sâu cho chuyên đề, chương, phần mơn học, từ nâng cao chất lượng dạy học cho môn (đặc biệt chất lượng giải tập môn tự nhiên, kỷ giải tập trắc nghiệm mơn học) - Về phía Sở Giáo Dục Đào Tạo cần quan tâm đầu tư việc xây dựng chuyên đề giảng dạy cách động viên, tạo điều kiện để giáo viên viết đề tài sáng kiến kinh nghiệm chun sâu chun mơn giảng dạy, có kế hoạch phổ biến rộng rãi đề tài đạt cấp tỉnh để giáo viên tồn tỉnh tham khảo, áp dụng trao đổi kinh nghiệm trình dạy học (Đề tài sáng kiến kinh nghiệm hội đ ồng chấm cấp cơng nhận cấp phải cho phổ biến để áp dụng ) - Khi phân công chấm nghiệm thu đề tài sáng kiến kinh nghiệm cần lư u ý : + Mỗi thành viên hội đồng c hỉ nên chấm hai , hay ba đề tài sáng kiến kinh nghiệm để người chấm có thời gian nghiên cứu, nhận xét sâu góp ý cho đề tài sáng kiến kinh nghiệm + Những nhận xét góp ý ban giám khảo phải cho người viết đề tài sáng kiến kinh nghiệm biết để chỉnh sửa, rút kinh nghiệm cho lần viết sau tốt Tốt phải có phản biện người viết người chấm để đề tài thêm phong phú chất lượng Trên số kiến nghị đề xuất tôi, xin chia sẻ với bạn đồng nghiệp để phong trào viết sáng kiến kinh nghiệm chuyên môn ngày nhiều đề tài phong phú Trong phạm vi thời gian kinh nghiệm 62 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TỐN GIAO THOA ÁNH SÁNG có hạn, viết nhiều tồn tại, tơi mong người cho ý kiến đánh giá, bổ sung để đề tài hồn thiện Chúc thầy nhiều sức khỏe, nhiều niềm vui giảng dạy tốt Tôi xin chân thành cảm ơn! 63 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật lý tuổi trẻ HỘI VẬT LÝ VIỆT NAM Những chuyên đề nâng cao VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Tơ Bá Hạ Phạm Văn Thiều Tài liệu hội thảo phát triển chun mơn giáo viên vật lí trường THPT Chuyên Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Tài liệu tập huấn phát triển chuyên môn giáo viên vật lí trường THPT Chuyên Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Hướng dẫn làm tập ôn tập Vật lý 12 Tô Giang - Nguyễn Xuân Chi – Vũ Quang – Bùi Gia Thịnh Tài liệu bồi dưỡng học sinh g iỏi môn vật lý THPT Vũ Thanh Khiết – Tô Giang Tài liệu giáo khoa nâng cao vật lý 12 Bộ Giáo Dục Đào Tạo Tài liệu thư viện vật lý Các đề tuyển sinh Đại Học Cao Đẳng qua năm Các toán vật lý chọn lọc chuyên đề bồi dưỡng h ọc sinh giỏi PGS – TS Vũ Thanh Khiết Tài liệu chuyên vật lý 11 Vũ Thanh Khiết – Nguyễn Thế Khôi Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT Vũ Thanh Khiết – Nguyễn Thế Khôi 64 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG Tài liệu luyện thi đại học môn vật lý tác giả: Lê Văn Vinh, Bùi Quang Hân, Chu Văn Lanh… Tạp chí vật lý tuổi trẻ Hơi Vật Lý Việt Nam Bổi dưỡng học sinh giỏi Nguyễn phú Đổng 65 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I MỞ ĐẦU I Lý soạn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu - Áp dụng PHẦN II NỘI DUNG A Những vấn đề lý thuyết B phân loại phương pháp giải Dạng Xác định vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân Dạng Xác định khoảng cách hai vị trí vân thứ m thứ n 11 Dạng 3.Tính chất vân sáng (tối) điểm M cách vân trung tâm đoạn x 15 Dạng Tìm số lưỡng vân sáng, vân tối 19 Dạng 5* Giao thoa với nhiều xạ ( dạng nâng cao) 24 Dạng 6* Giao thoa với ánh sáng tổng hợp 39 Các tập giải theo cách khác để đối chiếu đáp án với 47 PHẦN III KẾT LUẬN 60 PHẦN IV KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỤC LỤC 66 66 ... VÂN SÁNG, VÂN TỐI Phương pháp : Cách 1: (Nếu trường giao thoa đối xứng qua vân sáng trung tâm) Gọi L : Độ rộng giao thoa trường 19 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG... trí hai vân sáng Thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG 5 bước sóng 2 = M vị tr í vân giao thoa, số vân sáng đoạn MN lúc A B C D Hướng... nên k = 0,76 12 PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN GIAO THOA ÁNH SÁNG => λ2 = 31 = 0,6.10-6 m Ví dụ Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, hai khe S1 S2 chiếu ánh sáng trắng Khoảng