cac dang bai tap song anh sang.doc

- Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YÂNG I- Giao thoa với ánh sáng đơn sắc Dạng 1: Vị trí vân sáng- vị trí vân tối- khoảng vân: a- Khoảng vân: là khoảng cách giữa 2 vân sáng liền kề  .D i= a ( i phụ thuộc.
- b- Vị trí vân sáng bậc k: Tại đó ứng với  d = d2 – d1 = k.
- đồng thời 2 sóng ánh sáng truyền tới cùng pha  .D x ks.
- k.i Để A là vân sáng trung tâm thì k = 0 hay  d = 0 k = 0: ứng với vân sáng trung tâm k.
- 1: ứng với vân sáng bậc 1.
- n: ứng với vân sáng bậc n.
- Là vị trí hai sóng ánh sáng truyền tới ngược pha nhau.
- Ví dụ: Vị trí vân sáng bậc 5 là: x 5S = 5.i Vị trí vân tối thứ 4: x T4 = 3,5.i (Số thứ vân – 0,5).
- Dạng 2: Khoảng cách giữa các vân Loại 1- Khoảng cách vân cùng bản chất liên tiếp: l = (số vân – 1).i Ví dụ: khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i Loại 2- Giữa một vân sáng và một vân tối bất kỳ: Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k và vân tối thứ k’, vị trí: x ks = k.i.
- Hai vân cùng phía so với vân trung tâm: x = xsk  xtk ' +Hai vân khác phía so với vân trung tâm: x  xsk  xtk ' i -Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liền kề là : 2 nên vị trí vân tối các thứ liên i tiếp được xác định: xt =k 2 (với k lẻ: 1,3,5,7.
- VD: Tìm khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 và vân tối thứ 6 Giải: Ta có xs5  5i.
- 5,5i + Nếu hai vân cùng phía so với vân trung tâm: x  xt6  xs5  5,5i  5i  0,5i + Nếu hai vân khac phía so với vân trung tâm : x  xt6  xs5  10,5i Loại 3- Xác định vị trí một điểm M bất kì trên trường giao thoa cách vân trung tâm một khoảng xM có vân sáng hay vân tối, bậc mấy ? Giao thoa sóng ánh sáng 1 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường xM + Lập tỉ số: n i Nếu n nguyên, hay n  Z, thì tại M có vân sáng bậc k=n.
- Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với màn phẳng chứa F1 và F2 và cách nó 3m.
- Vân sáng bậc 4 C.
- Vân tối thứ 3 D.
- Vân sáng bậc 3 x Giải: Ta cần xét tỉ số i D 6,3  3,5 là Khoảng vân i= a =1,8mm, ta thấy 1,8 một số bán nguyên nên tại vị trí cách vân trung tâm 6,3mm là một vân tối 1 1 Mặt khác xt.
- Vậy tại vị trí cách vân trung 2 tâm 6,3mm là một vân tối thứ 4 vậy chọn đáp án A Dạng 3: Xác định số vân trên trường giao thoa.
- Trường giao thoa xét là chiều rộng của khu vực chứa toàn bộ hiện tượng giao thoa hứng được trên màn- kí kiệu L.
- Số vân trên trường giao thoa.
- Số vân sáng: Ns = 1+2.
- Số vân tối: NT = 2.
- Số vân sáng, vân tối trong đoạn MN, với 2 điểm M, N thuộc trường giao thoa nằm 2 bên vân sáng trung tâm.
- Số vân sáng: Ns.
- Số vân tối: NT.
- Số vân sáng, tối giữa 2 điểm MN trong đoạn giao thoa nằm cùng phía so với vân sáng trung tâm.
- Với M, N không phải là vân sáng.
- Ví dụ: Trong một thí nghiệm về Giao thoa anhs sáng bằng khe I âng với ánh sáng đơn sắc.
- 0,7  m, khoảng cách giữa 2 khe s1,s2 là a = 0,35 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là D = 1m, bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5 mm.
- Giao thoa sóng ánh sáng 2 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường C: 6 vân sáng, 6 vân tối.
- L Số vân sáng: Ns = 2.
- Bài tập vận dụng: Trong thí nghiệm ánh sáng giao thoa với khe I âng, khoảng cách giữa 2 khe s1, s2 là 1mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là 2 mét.
- Chiếu vào 2 khe ánh sáng có bước sóng.
- Biết bề rộng của trường giao thoa lag L = 2,9 cm.
- B: 22 vân sáng, 21 vân tối C: 23 vân sáng, 22 vân tối D: 23 vân sáng, 24 vân tối Dạng 4: Giao thoa với khe Young (Iâng) trong môi trường có chiết suất là n và thay đổi khoảng cách.
- Gọi  là bước sóng ánh sáng trong chân không hoặc không khí.
- là bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n.
- Vị trí vân sáng: x.
- a n.a  'D D b.Vị trí vân tối: x =(2k +1.
- Ví dụ: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc.
- 600nm, chiếu vào khe I âng có a = 1,2mm, lúc đầu vân giao thoa được quan sát trên một màn M đặt cách một mặt phẳng chứa S1, S2 là 75cm.
- Về sau muốn quan sát được vân giao thoa có khoảng vân 0,5mm thì cần phải dịch chuyển màn quan sát so với vị trí đầu như thế nào? D' i'.a Giải : Ta có i.
- Bài tập vận dụng: Giao thoa sóng ánh sáng 3 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng.
- Khi khoảng cách từ 2 khe đến màn là D thì điểm M trên màn là vân sáng bậc 8.
- Tính D? Dạng 5: Đặt bản mỏng trước khe Young Trong thí nghiê êm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), nếu ta đă êt trước khe S1 mô êt bản thủy tinh có chiều dày e, chiết suất n.
- ax/D – (n – 1)e Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng.
- Ví dụ: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng biết a = 0,5mm, D = 2m..
- Khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp dài 1,2cm, về sau nếu sau khe S 1 chắn 1 tấm thủy tinh phẳng mỏng có n = 1,5 thì vân sáng chính giữa bị dịch chuyển đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu.
- tìm bề dày e của tấm thủy tinh này? Giải: Ta có độ dịch chuyển của hệ vân giao thoa = độ dịch chuyển của vân trung tâm.
- xe  xe 1 2 Bài tập vận dụng: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách 2 khe hẹp = 0,2mm, D = 1m.
- Nếu đặt trước một trong hai nguồn sáng một bản mỏng bề dày e = 0,01mm, n = 1,5 có hai mặt song song nhau thì độ dịch chuyển của hệ thống vân trên màn là bao nhiêu? Giao thoa sóng ánh sáng 4 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường  n  1.e.D Hướng dẫn: x0.
- a Dạng 6: Tịnh tiến khe sáng S đoạn y0 S’ S1 y O S S2 x0 d D O’ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng.
- Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương S1 S2 về phía S1 một đoạn y thì hệ thống yD vân giao thoa di chuyển theo chiều ngược lại đoạn x0.
- x 0  d Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe I âng, có D = 1m, khoảng cách từ nguồn S đến 2 khe là d = 20cm.
- Bài tập vận dụng: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng a = 0,5 mm, khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng chứa 2 khe là d = 50cm.
- Khe S phát ra ánh sáng đơn sắc có  =0,5  m.
- Để một vân tối chiếm chỗ của một vân sáng liền kề, ta phải dịch chuyển khe S theo phương S 1,S2 một đoạn b = bao nhiêu? bD Hướng dẫn: Ta có độ dịch chuyển vân trung tâm là x = d Để cho vân tối đến chiếm chiếm chỗ của vân sáng liền kề thì hệ vân phải dịch chuyển i bD i bD D d một đoạn , tức là: 2.
- 2a 2a II- Giao thoa với chùm ánh sáng đa sắc Nhận xét: Giao thoa sóng ánh sáng 5 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường Khi cho chùm đa sắc gồm nhiều bức xạ chiếu vào khe I âng để tạo ra giao thoa.
- Trên màn quan sát được hệ vân giao thoa của các bức xạ trên.
- Vân trung tâm là sự chồng chập của các vân sáng bậc k = 0 của các bức xạ này.
- Ta có: Giao thoa của hai hay nhiều bức xạ: Dạng 1: Vị trí vân sáng trùng: k1i1  k 2 i2.
- Hoặc ta có thể xác định:Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau 1 D  D  D  D x = k1 = k 2 2 = k 3 3.
- 5 Hai bức xạ λ1 và λ2 cho vân sáng trùng nhau.
- hoă êc: i12  BCNN  i1 , i2  Ba bức xạ: i12  BCNN  i1 , i2 , i3  Dạng 3: Xét cụ thể với chùm sáng gồm 2 bức xạ 1 , 2 Loại 1: Vị trí hai vân sáng trùng nhau.
- Số vạch sáng quan sát được: Giao thoa sóng ánh sáng 6 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường s D Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng: x = ki = k.
- k a Khi 2 vân sáng của 2 bức xạ trùng k1 k2 1D 2 D k1 1 p.
- 2 a + Số vạch trùng quan sát được trên trường giao thoa L: L L L  D L.
- khoảng n  số giá trị n là số vân sáng trùng thuộc MN .
- Chú ý: Nếu M,N là vân sáng trùng  dùng dấu.
- Nhớ chú ý M,N có phải là vân sáng trùng không ) Ví dụ : Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai bức xạ 1  0,5m, 2  0,4m .
- Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa ? Giải: Ta có : N s = N s  Ns / L  Ns / L q.s / L 1 / L 2  1.
- 2n n  3,25  n có 7 vân sáng trùng nhau.
- Giao thoa sóng ánh sáng 7 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường + Bậc trùng nhau của từng bức xạ và vị trí trung nhau: BT trên.
- Tìm khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau gần nhau nhất? n k1 = 4n (Bậc S của Bậc 0 Bậc 4 Bậc 8 Bậc 12 k2 = 5n (Bậc S của Bậc 0 Bậc 5 Bậc 10 Bậc 15 x = k1i1 = k2i2  0 4i1 8i1 12i1 Nhận xét: Khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau liên tiếp là như nhau và là 4i1 hay 5i2.
- 2 + Số vân xT trong trường giao thoa.
- số vân tối trùng trong trường giao thoa.
- Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa I âng thực hiện đồng thời hai bức xạ đơn sắc với khoảng vân trên màn thu được lần lượt là: i 1 = 0,5mm.
- Biết bề rộng trường giao thoa là 5mm, số vị trí trên trường giao thoa có 2 vân tối của hai hệ trùng nhau là bao nhiêu? Giải: 2k1  1 i2 0,3 3  2k1  1  3(2n  1) Khi 2 vân tối trùng nhau: 2k  1  i  0,5  5.
- 5  3n n  0,7  n Giao thoa sóng ánh sáng 8 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường  có 4 vị trí vân tối trùng nhau trên trường giao thoa L.
- Loại 3: Vân sáng của bức xạ này trùng vân tối của bức xạ kia.
- số 2 2 vân sáng trùng vân tối là số giá trị của n thỏa mãn biểu thức này Chú ý: Có thể xét x T  xs 1 2 Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa I âng, thực hiện đồng thời với 2 ánh sáng đơn sắc khoảng vân giao thoa trên màn lần lượt i 1 = 0,8mm, i2 = 0,6mm.
- Biết trường giao thoa rộng: L = 9,6mm.
- III- Giao thoa với ánh sáng trắng * Nhận xét: Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy.
- tím = itím.D/a nhỏ hơn và làm cho tia tím gần vạch trung tâm hơn so với tia đỏ (Xét cùng một bậc giao thoa.
- Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại x0 khi: Tại x0 có thể là giá trị đại số xác định hoặc là một vị trí chưa xác định cụ thể.
- D Vị trí vân sáng bất kì x= k a Giao thoa sóng ánh sáng 9 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường Vì x=x0 nên D ax x0 = k.
- đó là bước sóng các kD bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại x0.
- Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại x0: D 2ax khi x = (2k+1) 2a =x0.
- (2k  10) D : đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại x0.
- Ví dụ: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm.
- Trên màn tại vị trí cách vân trung tâm 3mm có vân sáng của những bức xạ nào? D axM Giải:xM = xS = k.
- k Dạng 2: Xác định bề rộng quang phổ bậc k trong giao thoa với ánh sáng trắng Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng màu đỏ ngoài cùng và vân sáng màu tím của một vùng quang phổ.
- Ví dụ: Giao thoa sóng ánh sáng 10 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4 m đến 0,75 m .
- Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể từ vân sáng trắng trung tâm là bao nhiêu? Giải: Ta có: Bề rộng quang phổ bậc 2: kD 2.3 x2  xđ2  xt2  (đ  t.
- GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI CÁC THIẾT BỊ GIAO THOA KHÁC I.
- Giao thoa với Gương Frexnel: Hai gương phẳng đặt lệch nhau góc  S1, S2 là ảnh ảo của S cho bởi hai gương, được coi như nguồn sáng kết hợp.
- Giao thoa với lưỡng lăng kính FRESNEL (Frexnen) S1 S S2 d Trong thí nghiệm GTAS với lưỡng lăng kính Fresnel: gồm hai lăng kính giống hệt nhau có góc chiết quang A nhỏ ghép sát đáy, chiết suất n.
- Trên mặt phẳng đáy Giao thoa sóng ánh sáng 11 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường chung đặt một nguồn sáng điểm S phát ánh sáng đơn sắc và cách lưỡng lăng kính khoảng d, phía sau đặt một màn E cách lưỡng lăng kính khoảng d’.
- i  2dA(n  1) a a Bề rộng vùng giao thoa L=P1P2 ad ' L d d: khoảng cách từ S đến lưỡng lăng kính.
- Giao thoa với lưỡng thấu kính Bi-lê (BILLET) d d/ O1 F1 F O2 F2 D df d d' (D  d.
- L=P1P2= e d-f d a d Giao thoa sóng ánh sáng 12 Trường THPT Lê Xoay Giáo viên: Phạm Thị Thu Hường e = O1O2: khoảng cách giữa hai nửa thấu kính Giao thoa sóng ánh sáng 13