Bài tập Giao Thoa Ánh Sáng

8 12 0
  • Loading ...
1/8 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/04/2018, 13:39

GIAO THOA ÁNH SÁNG Bài tập mẫu 1: µ Một nguồn sáng đơn sắc bước sóng 0,6 m chiếu sáng vào mặt phẳng chứa hai khe hẹp, song song, cách 1mm cách nguồn sáng Người ta đặt ảnh song song cách mặt phẳng chứa hai khe 1m a) Tính khoảng cách hai vân sáng liên tiếp ? b) Xác định vị trí vân tối ? c) Đặt trước hai khe thuỷ tinh phẳng hai mặt song song có chiết suất tuyệt đối n = 1,5 độ dày e = 12(m Hỏi độ dịch chuyển hệ thống vân ? d) Nếu không đặt thuỷ tinh, mà đổ đầy vào khoảng khe chất lỏng có chiết suất tuyệt đối n’ thấy khoảng cách vân sáng liên tiếp 0,45 mm Tính chiết suất n’ chất lỏng Giải: ( = 0,6( m = 0,6.10- 3mm d = mm i = ? Cho: D = 1m = 1000 mm xt = ? Tìm: n = 1,5, i = 0,45mm x0 = ? e = 12( m = 12.10- 3mm n’ = ? Hệ thống quang máy giao thoa Young nên ta quan sát tượng giao thoa (H.V-10) a) Tính khoảng cách vân sáng liên tiếp i: Hiện tượng giao thoa xảy khơng khí nên khoảng cách hai vân sáng liên tiếp tính theo công thức: λ D 0,6.10 − 1000 = d i= i = 0,6 mm b) Xác định vị trí vân tối xt Vị trí vân tối xác định công thức: xt = Vậy: 1λ D  1  =k +  k +  2 d  2  i , với (k = 0, ( 1, ) Vân tối thứ k = ( xt1 = Vân tối thứ hai k = ( xt2 = 2 i = 0,3 mm i = 0,9 mm Vân tối thứ ba k = ( xt3 = i = 1,5 mm c) Tính độ dịch chuyển hệ thống vân có thuỷ tinh Hiệu quang lộ tia sáng điểm M bằng: e ( = L2 - L1 = (l2 - l1) - (n - 1) e S1 Như hiệu quang lộ tăng thêm lượng (n- 1) e Áp dụng điều kiện để có cực d đại giao thoa S2 ( = L2 - L1 = l2 - l1 - (n - 1) e = k( xd D M l1 x l2 O D H.V-10 Trong đó: l2 - l1 = Vị trí vân sáng trường hợp xác định công thức sau: kλ D eD + ( n −1) d d xs = , k = 0, 1, Vị trí vân sáng (k = 0) trước x = vị trí: eD d x0 = (n - 1) Do đó, độ dịch chuyển hệ thống vân bằng: x0 = (n - 1) Thay số: eD d x0 = (1,5 - 1) 12.10 −3.1000 x0 = mm Chú ý: x0 > nên hệ thống vân dịch chuyển lên phía (cùng phía mặt thuỷ tinh) Khi đặt thêm thuỷ tinh hệ vận dịch chuyển dạng khơng thay đổi Khoảng cách vân bằng: i = (k + 1) i= λD e D k λ D e D + ( n −1) − + (n −1) d d  d d  λD d d) Để trả lời câu hỏi ta vận dụng phương pháp chung nghiên cứu tượng giao thoa Ta tính hiệu quang lộ tia sáng M trường hợp này: L1 = n’ L2 = n’ S1 M S2 M = n’ l1 = n’ l2 dx D ( = L2 - L1 = n’ (l2 - l1) = n’ Vị trí vân sáng xác định điều kiện: dx D ( = L2 - L1 = n’ = k( (k = 0, 1, ) Vậy vị trí x vân sáng là: kλD i =k n' d n' x= , khoảng cách vân sáng liên tiếp là: i’ = (k + l) i’ = Từ suy ra: n’ = i i −k n' n' i n' i 0,6 = i ' 0,45 Vậy: n’ = chiết suất phải tìm chất lỏng Bài tập mẫu 2: Trên thuỷ tinh phẳng ta phủ màng mỏng chất có chiết suất 1,4 Do tượng giao thoa tia sáng phản chiếu có cường độ cực tiểu Xác định bề dày nhỏ màng mỏng Biết chùm ánh sáng tới song song với thẳng góc với mặt có bước sóng ( = 0,6 ( m Giải: n1 = 1,4 n2 = 1,5 (thuỷ tinh) Tìm: emin = ? Cho: ( = 0,6 (m = 0,6 10- mm n1 N1 I1 I2 S2 N2 n2 > n1 S1 H.V-11 Một tia sáng S1 I1 đập thẳng góc với màng mỏng - phần phản xạ I1 - phần qua màng mỏng quay lên trùng với tia phản xạ I1 Vì chúng giao thoa với (Hình V-11) Muốn tính cường độ sáng ánh sáng giao thoa ta phải tính hiệu quang lộ hai tia: - Tia thứ S1I1S1 có lần phản xạ từ khơng khí lên mỏng, nên λ quang lộ dài thêm - Tia thứ hai: S1I1N1I1S1, lần phản xạ từ màng mỏng lên thuỷ tinh nên λ quang lộ dài thêm Vậy hiệu quang lộ hai tia là: [I N1 I1 ] ( = L2 - L1 = = 2n1e Vì ánh sáng giao thoa có cường độ cực tiểu nên: k+ ( = L2 - L1 = 2n1e = ( Từ ta rút k+ λ 2n1 e=( ) Vậy bề dày nhỏ mỏng bằng: )( ex O H.V-12  N λ 2.2n1 I S emin = (ứng với k = 0) emin = 0,6.10 −3 mm 4.1,4 = 0,11.10- 3mm Bài tập mẫu 3: Chiếu thẳng góc với mặt nêm thuỷ tinh (n = 1,5) chùm tia sáng song song có bước sóng ( = 0,6 (m Biết số vân giao thoa chứa 1cm 10 Hãy xác định góc nghiêng nêm Giải: Cho: ( = 0,6 (m = 0,6.10- 4cm N = 10 vạch/cm n = 1,5 Tìm: (=? Giả sử tia sáng SI chiếu thẳng góc với mặt nêm Các vân giao thoa nằm mặt nêm Tính hiệu quang lộ tia sáng I: - Tại I, tia phản xạ R1 từ khơng khí lên thuỷ tinh nên quang lộ dài thêm - Cũng I, tia phản xạ R2 quãng đường IN NI Vậy hiệu quang lộ hai tia là: ( = 2n IN - λ λ Nếu gọi IN = ek ta có: ( = 2nek Các vân tối có hiệu quang lộ thoả mãn điều kiện sau: λ ( = 2ekn - λ = 1  k +  2  λ 2n ( Từ ta rút ra: ek = (k + 1) Nếu gọi xtk khoảng cách từ đến vân tối thứ k ta có ek xtk Sin ( = Từ hai phương trình ta viết được: ( k + 1) λ 2n xtk Sin ( = Vì ( nhỏ, nên ta xem sin( ( ( ( k + 1) λ 2n xtk Vậy (= Thay đại lượng trị số ta có: (10 + 1) 0,6 10 −4 cm 1,5 1cm (= ( = 2,2.10 -4rad Bài tập tự giải Khoảng cách hai khe máy giao thoa Iăng 1mm, khoảng cách từ tới khe 3m, khoảng cách hai vân sáng liên tiếp 1,5 mm a) Xác định bước sóng ánh sáng tới b) Xác định vị trí vân sáng thứ vân tối thứ c) Đặt trước hai khe mặt song song phẳng có chiết suất 1,5 dày 10 (m Xác định độ dịch chuyển hệ thống vân d) Trong trường hợp câu c), ta đổ thêm nước (chiết suất 1,33) vừa đầy khe hệ thống vân có thay đổi Tính bề rộng vân ? Hướng dẫn Đáp sô: a) 0,5 (m b) 4,5 mm; 5,25mm c) 1,5cm d) Hướng dẫn: - Tính hiệu quang lộ trường hợp này: ( = L2 - L1 = n0 (l2 - l1) - (n - n0) e - Xác định vị trí vân sáng trường hợp này: kλD eD + ( n − n0 ) n0 d n0 d x= Từ rút bề rộng vân sáng là: i' = λD n0 d = 1,33mm Hệ thống vân dịch chuyển đoạn (x = (n - n0) eD n0 d (x = 0,38 cm Để đo bề dày mỏng suốt, người ta đặt trước hai khe máy giao thoa Young Aïnh sáng chiếu vào hệ thống có bước sóng 0,6(m Chiết suất mỏng 1,5 Người ta quan sát thấy vân sáng bị dịch chuyển vị trí vân sáng thứ năm (ứng với lúc chưa bị đặt bản) Xác định bề dày Đáp số: e = 6(m Để đo chiết suất khí Clo người ta làm thí nghiệm sau đây: Trên đường chùm tia sáng hai khe máy giao thoa Young phát ra, người ta đặt ống thuỷ tinh dài 2cm có đắy phẳng song song với Lúc đầu ống chứa khơng khí, sau thay khơng khí khí Clo Người ta quan sát thấy hệ thống vân dịch chuyển đoạn 20 lần khoảng cách hai vân sáng liên tiếp Tồn thí nghiệm thực buồng yên tĩnh giữ nhiệt độ không đổi Máy giao thoa chiếu ánh sáng vàng Na có bước sóng 0,589(m Chiết suất khơng khí 1,000276 Tìm chiết suất khí Clo Đáp số: n’ = 1,000865 Rọi chùm tia sáng trắng song song vào mỏng (có chiết suất 1,33) với góc tới 520 Hỏi bề dày phải chùm tia phản xạ nhuộm mạnh ánh sáng màu vàng (có bước sóng 0,6(m) d = (2k + 1)λ n − sin i = 0,14(2k + 1) µm (k = 0, 1, 2, ) Đáp số: Một chùm tia sáng song song bước sóng 0,6 µm tới đập vào màng xà phòng phẳng góc tới 300 (Chiết suất màng 1,3) Hỏi bề dày nhỏ màng phải để ánh sáng phản chiếu giao thoa có: a) Cường độ cực tiểu b) Cường độ cực đại Đáp số: a) 0,125 µm b) 0,25 µm Chiếu ánh sáng đơn sắc thẳng góc với mặt nêm thuỷ tinh Góc nghiêng mặt nêm 2’ Chiết suất nêm 1,55 Hãy xác định bước sóng ánh sáng khoảng cách hai vân tối liên tiếp 0,3mm Đáp số: 0,539 µm Một thấu kính đặt thuỷ tinh, có hạt bụi dày nằm thấu kính thuỷ tinh, nên chúng khơng tiếp xúc với Đường kính vân tối thứ thứ 15 0,7 mm 1,7 mm Bước sóng ánh sáng tới 0,589 µm Hãy xác định bán kính cong thấu kính Đáp số: R = 10,2 cm Chiếu ánh sáng đơn sắc thẳng góc với cho vân tròn Newton Bán kính mặt lồi R = 8,6m Đường kính vân tối thứ 16 đo r = 9mm (Coi tâm vân tối số 0) Tính bước sóng ánh sáng tới ? Đáp số: 0,589 µm Một chùm tia sáng đơn sắc bước sóng 0,6 µm rọi vng góc với cho vân tròn Newton Tìm bề dày lớp khơng khí vị trí vân tối thứ tư chùm tia phản xạ Đáp số: d = 1,2µm 10 Thấu kính hệ thống cho vân tròn Newton có bán kính cong 15m Chùm ánh sáng đơn sắc tới vng góc với hệ thống, quan sát vân giao thoa chùm tia phản chiếu Tìm bước sóng ánh sáng tới biết khoảng cách vân tối thứ tư vân tối thứ mười lăm 9mm Đáp số: 0,6 µm
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài tập Giao Thoa Ánh Sáng, Bài tập Giao Thoa Ánh Sáng

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay