Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc :màu tím 0,42μm, màu lục 0,56μm,,màu đỏ 0,7μm, giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu vân sáng [r]
(1)PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP SÓNG ÁNH SÁNG Mọi người xem và góp ý nha: xin gửi info@123doc.org Chân thành cảm ơn Khi tiến hành thí nghiệm Y-âng với các bước sóng khác nhau, đề bài có các yêu cầu sau: Yêu cầu 1: Xác định khoảng cách ngắn vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm (giữa hai vân sáng trùng nhau, vị trí trùng hai vân sáng,khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng cùng màu với nó và gần nó ) Phương pháp: Bước 1: Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 = = knλn k1i1 = k2i2 = k3i3 = = knin k1a = k2b = k3c = = knd Bước 2: Tìm BSCNN a,b,c,d ( với hai bước sóng thì ta lập tỉ số tìm luôn k1 và k2) BSCNN BSCNN BSCNN BSCNN k1 ; k2 ; k3 ; k4 a b c d Bước 3: Tính: x k1 i1 k2 i2 k3 i3 k4 i4 Bước 4: Khoảng cách cần tìm : Vân sáng : x (k1 0,5).i1 (k2 0,5).i2 (k3 0,5).i3 Vân tối : Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng I-âng Hai khe hẹp cách 1mm, khoảng cách từ màn quan sát đến màn chứa hai khe hẹp là 1,25m Ánh sáng dùng thí nghiệm gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,64μm và λ2 = 0,48μm Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng cùng màu với nó và gần nó là: A 3,6mm B 4,8mm C 1,2mm D 2,4mm Giải: Khi vân sáng trùng nhau: a = 10-3m k 0, 48 D = 1,25m k11 =k 2 k 0,64 λ1 = 0,64μm λ2 = 0,48μm 1 D 0, 64.10 6.1, 25 Vây: k1 3 ; k2 4 x 3i1 3 3 2, 4.10 m 2, 4mm Δx = ? 3 a 10 Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young khoảng cách khe kết hợp là a = mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 50cm ánh sáng sử dụng gồm xạ có bước sóng : λ1 = 0,64μm , λ2 = 0,6μm , λ3 = 0,54μm λ4 = 0,48μm Khoảng cách ngắn hai vân cùng màu với vân sáng trung tâm là? A 4,8mm B 4,32 mm C 0,864 cm D 4,32cm Giải: Khi vân sáng trùng nhau: a = 10-3m k11 = k 2 k 3 = k 4 k1 0,64 = k 0, k 0,54 = k 0, 48 D = 0,5m k1 64 = k 60 k 54 = k 48 k1 64 = k 60 k 54 = k 48 λ1 = 0,64μm λ2 = 0,6μm k1 32 = k 30 k 27 = k 24 λ3 =0,54μm BSCNN (32,30, 27, 24) 4320 λ4 = 0,48μm 4320 4320 4320 4320 Δx = ? k1 135; k2 144; k3 160; k4 180 32 30 27 24 Vây: x 135i1 144i2 160i3 180i4 0, 0432m 4,32cm ý D Yêu cầu 2: Xác định số vân sáng khoảng vân sáng liên tiếp có màu giống với VSTT Phương pháp: Bước 1: Tính k1→ k4 yêu cầu Bước 2: Xác định các vị trí trùng cho cặp xạ (Bước này khá phức tạp) Nguyên tắc lập tỉ số cặp: k1 k2 k k3 k3 k k1 k Các cặp tỉ số nhân đôi liên tục đạt giá trị k1→ k4 đã tính trên (2) - Có bao nhiêu lần nhân đôi thì khoảng có nhiêu vị trí trùng cho cặp (Lưu ý: xác định rõ xem tính khoảng hay trên đoạn ) Số VS quan sát = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng Lưu ý: Tổng số VS tính toán ( trên đoạn) = k1 + k2 + k3 + k4 Tổng số VS tính toán ( khoảng giữa) = (k1– 1) + (k2– 1) + (k3– 1) + (k4– 1) Ví dụ : Trong thí nghiệm I- âng giao thoa ánh sáng , hai khe chiếu đồng thời xạ đơn sắc có bước sóng : λ1 = 0,4μm , λ2 = 0,5μm , λ3 = 0,6μm Trên màn quan sát ta hứng hệ vân giao thoa , khoảng hai vân sáng gần cùng màu với vân sáng trung tâm , ta quan sát số vân sáng : A.34 B 28 C 26 D 27 Giải: Khi các vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k10,4 = k20,5 = k30,6 <=> 4k1 = 5k2 = 6k3 BSCNN(4,5,6) = 60 => k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 Bậc 15 λ1 trùng bậc 12 λ2 trùng với bậc 10 λ3 Trong khoảng phải có: Tổng số VS tính toán = 14 + 11 + = 34 Ta xẽ lập tỉ số k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 k1 2 10 15 k2 1 12 - Với cặp λ , λ : Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k2 = 12 thì có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT Vị trí 2: k1 = ; k2 = => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 3: k1 = 10 ; k2 = Vị trí 4: k1 = 15 ; k2 = 12 k2 3 12 k 2 10 - Với cặp λ , λ : Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 12 ; k3 = 10 thì có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 2: k2 = ; k3 = Vị trí 3: k2 = 12 ; k3 = 10 k1 3 12 15 k 1 10 - Với cặp λ , λ : Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k3 = 10 thì có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT Vị trí 2: k1 = ; k3 = => Trong khoảng có vị trí trùng Vị trí 3: k1 = ; k3 = Vị trí 4: k1 = ; k3 = Vị trí 5: k1 = 12 ; k3 = Vị trí 6: k1 = 15 ; k3 = 10 Vậy tất có + +4 =7 vị trí trùng các xạ Số VS quan sát = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng = 34 – = 27 vân sáng Câu 1: thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc :λ 1(tím) = 0,4μm , λ2(lam) = 0,48μm , λ3(đỏ) = 0,72μm Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím Số vân màu lam và vân màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể trên là A 30 vân lam, 20 vân đỏ B 31 vân lam, 21 vân đỏ (3) C 29 vân lam, 19 vân đỏ D 27 vân lam, 15 vân đỏ Giải: Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím nên k = 36 Ta lập tỉ số k1 = 36 k1 2 12 18 24 30 36 Ta có: k2 = 30 => khoảng có 29 màu lam k2 1 10 15 20 25 30 k3 = 20 => khoảng có 19 màu đỏ k2 3 30 k3 2 20 k1 3 36 k3 1 20 Câu 2: Thí nghiệm GT AS khe Young.Ánh sáng sử dụng gồm ba xạ đỏ, lục, lam có bước sóng là : λ1 = 0,64μm, λ2 = 0,54μm, λ3 = 0,48μm Vân sáng đầu tiên kể từ vân sáng trung tâm có cùng màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc vân sáng màu lục? A 24 B 27 C 32 D 18 Giải:Khi các vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k10,64 = k20,54 = k30,48 <=> 64k1 = 54k2 = 48k3 <=> 32k1 = 27k2 = 24k3 BSCNN(32,27,24) = 864 => k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 Vân sáng đầu tiên có cùng màu với vân sáng trung tâm : là vị trí Bậc 27 λ1 trùng bậc 32 λ2 trùng với bậc 36 λ3 Ta lập tỉ số khi: k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 k1 2 27 k2 1 32 Vậy vị trí này có: k2 3 16 24 32 k1 = kđỏ = 27 (ứng với vân sáng bậc 27) k2 = klục = 32 (ứng với vân sáng bậc 32) k3 2 18 27 36 k3 = klam = 36 (ứng với vân sáng bậc 36) k1 3 12 15 18 21 24 27 ýC k3 1 12 16 20 24 28 32 36 Câu 3(ĐH - A - 2011): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng là 1 = 0,42m, 2 = 0,56m và 3 = 0,63m Trên màn, khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, hai vân sáng hai xạ trùng ta tính là vân sáng thì số vân sáng quan sát là A 21 B 23 C 26 D 27 Giải: Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm tức là vị trí trùng Khi các vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k10,42 = k20,56 = k30,63 <=> 42k1 = 56k2 = 63k3 <=> 6k1 = 8k2 = 9k3 BSCNN(6,8,9) = 72 => k1 = 12 ; k2 = ; k3 = Trong khoảng có: Tổng số VS tính toán = 11 + + = 26 Vân sáng đầu tiên có cùng màu với vân sáng trung tâm : là vị trí Bậc 12 λ1 trùng bậc λ2 trùng với bậc λ3 Ta lập tỉ số khi: k1 = 12 ; k2 = ; k3 = k1 2 12 Trong khoảng có : k2 1 vị trí trùng (của λ1λ2) + vị trí trùng (của λ2λ3) + vị trí trùng (của λ1λ3) k2 3 k3 2 k1 3 12 k3 1 = vị trí trùng Vậy: Số VS quan sát = 26 – = 21 vân sáng ý A (4) Câu 4:Trong thí nghiệm I-âng ,cho xạ :1 = 400m, 2 = 500m và 3 = 600m.Trên màn quan sát ta hứng hệ vân giao thoa khoảng vân sáng gần cùng màu với vân sáng trung tâm , ta quan sát số vân sáng là : A.54 B.35 C.55 D.34 Giải: Khi các vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k1400 = k2500 = k3600 <=> 4k1 = 5k2 = 6k3 BSCNN(4,5,6) = 120 => k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20 Trong khoảng có: Tổng số VS tính toán = 29 + 23 + 19 = 71 vân sáng Ta lập tỉ số khi: k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20 ( Vị trí trùng thứ là VSTT) k1 10 15 20 25 30 ( vi tri trung thu 2) ( vi tri trung thu 3) 16 20 24 - Với cặp λ1, λ2 : k 1 12 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k2 = 24 thì có tất vị trí trùng => Trong khoảng có vị trí trùng k1 10 15 20 25 k 1 12 16 20 k 3 12 18 24 (vi tri trung thu 2) (vi tri trung thu 3) k 10 15 20 - Với cặp λ2, λ3 : Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 24 ; k2 = 20 thì có tất vị trí trùng => Trong khoảng có vị trí trùng k 3 12 18 k 10 15 k1 3 12 15 18 21 24 27 30 (vi tri trung thu 2) ( vi tri trung thu 3) 12 14 14 14 20 - Với cặp λ1, λ3 : k 1 10 Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k3 = 20 thì có tất 11 vị trí trùng => Trong khoảng có vị trí trùng k1 3 12 15 18 21 24 27 k 1 10 12 14 14 14 Vậy : Số VS quan sát = 71 – (5 + + 9) = 54 vân sáng Câu : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng là : : λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục Số vân tím và màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể trên là ? A.19 vân tím , 11 vân đỏ B 20 vân tím , 12 vân đỏ C.17 vân tím , 10 vân đỏ D 20 vân tím , 11 vân đỏ Giải: Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục nên klục = k2 = 15 Khi các vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 => k142 = k256 = k370 <=> 3k1 = 4k2 = 5k3 BSCNN(3,4,5) = 60 => k1 = k tím = 20 khoảng 2VS liên tiếp có màu giống màu VS trung tâm có 19 vân màu tím => k3 = 12 khoảng hai VS liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 vân màu đỏ ýA Câu Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc :màu tím 0,42μm, màu lục 0,56μm,,màu đỏ 0,7μm, hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục và tím hai vân sáng liên tiếp nói trên là : A 14vân màu lục ,19 vân tím B 14vân màu lục ,20vân tím C 15vân màu lục ,20vân tím D 13vân màu lục ,18vân tím Giải: λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm (5) Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ => kđỏ = k3 = 12 Từ BSCNN => k1 = k tím = 20 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 19 vân màu tím => klục = k2 = 15 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục ý A (6)