Giải bài tập Vật lý 12 Bài 25: Giao thoa ánh sáng
§25. SựGIAO THOA ÁNH SÁNG A. KIẾN THỨC Cơ BẢN Hiện tượng nhiễu xạ á, sáng: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Hiện tượng giao thoa ánh sáng: Thí nghiệm Y-âng chứng tỏ rằng hai chùm ánh sáng kết hợp giao thoa được với nhau, nghĩa là ánh sáng có tính chất sóng. Trên màn ảnh ta có hệ vân giao thoa gồm các vạch sáng và vạch tôi xen kẽ, song song và cách đều nhau. VỊ trí các vân: Gọi a : là khoảng cách giữa 2 nguồn kết hợp D : là khoảng cách từ 2 nguồn đến màn ảnh. X : là bước sóng ánh sáng VỊ trí vân sáng trên màn: ÀD xk=k— (k = 0, ±1, ±2, ...) với k là bậc giao thoa a VỊ trí vân tối trên màn: xk. =fk'+ji^ (k' = 0, ±1, ±2,...) Đội với vân tôi, không có khái niệm bậc giao thoa. c) Khoảng vân (i): XD a - Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp. Công thức tính khoảng vân: Bưởc sổng ánh sáng: Mỗi ánh sáng đơn sắc, có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định. Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng từ 380nm (màu tím) đến 760nm (màu đỏ) mới gầy ra cảm giác sáng, đó là các ánh sáng nhìn thây được (khả kiến). Anh sáng trắng của Mặt trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến 00. Nhưng chỉ các bức X ' có bước sóng từ 380nm đến 76Cnm là giúp được cho mắt nhìn mọi vật, và phân biệt màu sắc. B. CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Sf1 Trong thí nghiệm này, có thể bỏ màn M đi được không? S3 Quan sát các vân giao thoa, có thể nhận biết vân nào là vân chinh giữa không? Hướng dẫn trả lời Trong thí nghiệm giao thoa, ta có thể bỏ màn M để ánh sáng từ hai nguồn F1; F2 rọi qua kính lúp vào mắt. Nếu nguồn sáng là nguồn laze thì ta phải đặt màn M để tránh ánh sáng từ hai nguồn Fi, F2 rọi vào mắt, làm ảnh hưởng không tô't đến mắt. Nếu dùng ánh sáng đơn sắc, thì trên màn ta thu được các vân sáng và vân tối xen kẽ nhau đều đặn, ta không thể biết được vân nào là vân chính giữa. Nếu dùng ánh sáng trắng, thì trên màn ta thu được vân chính giữa có màu trắng nên ta có thể nhận biết được vân chính giữa. c. CÂU HỎI SAU BÀI HỌC Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y-âng là gì? Viết công thức xác định vị trí các vân sáng? Viết công thức tính khoảng vân. Ánh sáng nhìn thấy dược có bước sóng nằm trong khoảng nào? Nêu những đặc điếm của ánh sáng đơn sắc. Hướng dẫn trả lời Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y-âng là ánh sáng có tính chất sóng. ẦD Công thức xác định vị trí các vân sáng: Xk = k. —- (k = 0, ±1, ±2,...) a k : bậc giao thoa X : bước sóng (m) D : khoảng cách từ hai khe đến màn (m) a : khoảng cách giữa hai khe (m) „ . XD Công thức tính khoang vân: i = — a Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ 380nm đến 760nm. Những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc: Mồi sử dụng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, gọi là màu đơn sắc. D. BÀI TẬP Chỉ ra công thức đúng dể tính khoảng vân. . . ẢD A. ỉ = —— a B.i=^ C.i=ĩ^ D Ả D.i= ẢD Chọn câu dứng. Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng À bằng A. 0,589mm. B. 0,589nm c. 0,589gm. D. 0,589pm Trong một thí nghiệm Y-âng với a = 2mm, D = l,2m, người ta đo được i = 0,36mm.' Tinh bước sóng Ằ. và tần sô' f cửa bức xạ. Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sác, bước sóng Ằ = 600mm chiếu sáng hai khe F1, F-2 song song với F và cách nhau l,2mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa FỊ, F-1 và cách nó 0,5m. Tính khoảng vân. Xác định khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4. Trong -một thi nghiệm Y-áng, khoảng cách giữa hai khe FỊ, F2 là a - l,56mm, khoảng cách từ FỊ, F2 đến màn quan sát là D - l,24m. Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,21mm. Tính bước sóng ánh sáng. Hưóng dẫn giải À,D Cliọn đáp án A. Công thức để tính khoảng vân là: i = —— a Chọn đáp án c. Bức xạ màu vàng của Natri có bước sóng từ 0,57 um đến 0,6 pin Bước sóng: À. = = 2'°’33 = 6.10_4(mm) = 0,6.10_3(m) D 1,2.103 Tần số’ của bức xạ: f = = 3-10 _ 5.1014(Hz) À. 0,6.10"6 Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp: i = — = 600-10~9^’5 = 2,5.10_4(m) = 0,25.10“3(m) = 0,25mm a 1,2.10-3 Khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là: X4 = 4.Ĩ = 4.0,25 = 1 (mm) Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là: 1 li = 5,21 Khoảng vân: i = 5,21 ÍT = 0,474 (mm) Bước sóng ánh sáng: À = ~ = -*-’56 0,474 _ g gg 10 4 mm/ _ ggg nm D 1,24.103