Công thức tính khoảng cách vân sáng
|
Câu hỏi: Công thức giao thoa ánh sáng Show Lời giải: - Tại M là vân sáng khi d2- d1= kλ →axs / D= kλ <=> xs=λD / a(1) Công thức(1)cho phép xác định tọa độ của các vân sáng trên màn. Với k = 0, thì M ≡ O là vân sáng trung tâm. Với k = ± 1 thì M là vân sáng bậc 1. Với k = ± 2 thì M là vân sáng bậc 2…. - Tại M là vân tối khi d2- d1= (2k+1)λ2→axt / D= (2k+1)λ2 <=> xt=(2k+1).( λD / 2a)(2) Công thức(2)cho phép xác định tọa độ của các vân tối trên màn. Với k = 0 và k = –1 thì M là vân tối bậc 1. Với k = 1 và k = –2 thì M là vân tối bậc 2… Khoảng vân (i): Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối gần nhau nhất. Ta có i = xs(k +1) - xs(k) =(k+1) . (λD / a)– k. (λD / a)=λD/ a→ i =λDaλDa(3) (3)là công thức cho phép xác định khoảng vân i. CÙNG TOP LỜI GIẢI ÔN LẠI KIẾN THỨC NHÉ!!! 1. Hiện tượng giao thoa ánh sánga. Thí nghiệm I- âng về giao thoa ánh sáng Chiếu ánh sáng từ đèn D, qua kính lọc sắc K đến nguồn S. Từ nguồn S ánh sáng được chiếu đến hai khe hẹp S1và S2thì ở màn quan sát phía sau hai khe hẹp thu được một hệ gồm các vân sáng, vân tối xen kẽ nhau đều đặn. Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng. b. Điều kiện để có giao thoa ánh sáng – Nguồn S phát ra sóng kết hợp, khi đó ánh sáng từ các khe hẹp S1và S2thỏa là sóng kết hợp và sẽ giao thoa được với nhau. Kết quả là trong trường giao thoa sẽ xuất hiện xen kẽ những miền sáng, miền tối. Cũng như sóng cơ chỉ có các sóng ánh sáng kết hợp mới tạo ra được hiện tượng giao thoa. – Khoảng cách giữa hai khe hẹp phải rất nhỏ so với khoảng cách từ màn quan sát đến hai khe. c. Điều kiện về nguồn kết hợp – Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng – Hiệu số pha dao động của hai nguồn không đổi theo thời gian d. Ứng dụng – Tán sắc, giao thoa nhiễu xạ chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng – Bước sóng càng dài càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa – Mỗi ánh sáng đơn sắc được + Đặc trưng nhất bởi tần số + Bước sóng (trong chân không) + Có một màu sắc xác định gọi là màu đơn sắc – Dựa vào sự tương tự giữa ánh sáng và sóng điện từ chứng tỏ ánh sáng là sóng điện từ => sóng ngang 2. Một số ví dụ về giao thoa ánh sáng
- Hiện tượng cầu vồng xuất hiện sau mưa Có thể nhiều người không biết nhưng cầu vồng chính là một hiện tượng phổ biến nhất cho sự giao thoa ánh sáng. Như chúng ta đã biết, ánh sáng của mặt trời là ánh sáng trắng và là sự tổng hợp của tất cả các ánh sáng đơn sắc trong vùng nhìn thấy. Do vậy mà cầu vồng chính là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng tráng của Mặt Trời khi gặp khúc xạ thì phản xạ qua những giọt nước mưa. Chính vì vậy mà sau mưa mà xuất hiện nắng thì sẽ có hiện tượng cầu vồng. - Lớp váng dầu mỡ trên mặt nước Khi ánh sáng của mặt trời chiếu vào lớp dầu mỡ sẽ xuất hiện một sóng phản xạ ở ngay bề mặt của lớp váng này. Một sóng ánh sáng sau khi khúc xạ vào bên trong lớp váng ngay lập tức sẽ bị phản xạ ở mặt dưới rồi trở lại mặt trên. Hai sóng này gặp nhau ở bề mặt bên trên và giao thoa với nhau. Hơn nữa, ánh sáng trắng của mặt trời có nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng và tần số khác nhau nên vân sáng của ánh sáng đơn sắc không trùng với nhau mà ngược lại sẽ cho những quảng phổ có màu sắc sực sỡ. 3. Luyện tậpVí dụ 1: trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, biết D=1m, a=1mm, khoảng cách vân sáng thứ 4 tới vân sáng thứ 10 cùng phía so với vân trung tâm là 3.6mm. Vậy bước sóng sẽ là: Hường dẫn Khoảng cách vân x10 đến vân x4 cùng phía:x10- x4= 6i Suy ra i = 0.6mm → Chọn C. Ví dụ 2: Xét thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, cho D = 3m, a = 1mm,λ = 0.6m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6.3mm, sẽ quan sát được vân gì? Bậc bao nhiêu? A. Vân sáng bậc 5 B. Vân tối bậc 6 C. Vân sáng bậc 4 D. Vân tối bậc 4 Hường dẫn Ta tính khoảng vân:i = λD/a = 1.8 mm Xét tỉ số6.3/i = 6.3/1.8 = 3.5 = 3 + 1/2 Vậy đây là vân tối bậc 4. Chọn D. Ví dụ 3:trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 2.5m, a = 1mm, λ=0.6 μm. Bề rộng trường giao thoa là 12.5mm. Số vân quan sát được trên màn chắn là: A. 8 B. 9 C. 15 D. 17 Hường dẫn Khoảng vâni = λD/a = 1.5 mm Số vân sáng là:NS= 2[L/2i] + 1 = 9 Số vân tối làNt= 2[L/2i + 0.5] = 8 Vậy có 17 vân cả thảy, chọn D. Ví dụ 3:Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng với khoảng cách giữa hai khe là a= 3mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn là D=2,5m. Hai khe được chiếu sáng bởi ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5 μm. M và N là hai điểm trên màn nằm hai bên của vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm lần lượt là 2,1mm và 5,9mm. Số vân sáng quan sát được từ M đến N là bao nhiêu? Hường dẫn Tức là k = -5,-4,…,14 : có 20 giá trị của k Vậy có 20 vân sáng trên màn từ M đến N 10:14:5202/11/2019 Vậy hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì, thí nghiệm Y-âng về hiện tượng giao thoa ánh sáng thực hiện như thế nào? Công thức tính khoảng vân sáng, vân tối trong giao thoa ánh sáng viết như nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây. I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì? - Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.  II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì? 1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng - Thí nghiệm được minh họa như hình sau: - Ánh sáng từ đèn D qua khe hẹp F, rồi F1,F2 tới màn M, khi đó trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu. - Đặt lăng kính màu K (đỏ) thì trên màn M chỉ có những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau. - Như vậy, từ thí nghiệm Y-âng chứng tỏ rằng hai chùm ánh sáng cũng có thể giao thoa được với nhau, nghĩa là ánh sáng có tính chất sóng. - Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Những vạch sáng và tối xen kẽ nhau chính là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng. 2. Vị trí các vân sáng, công thức và cách tính • Gọi λ là bước sóng của ánh sáng đơn sắc thì: • Công thức xác định vị trí các vân sáng (cực đại) xs:
• Công thức xác định vị trí các vân tối (cực tiểu) xt:
3. Khoảng vân, định nghĩa, công thức cách tính - Định nghĩa: Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp. - Công thức tính khoảng vân:
- Tại điểm O là vân sáng bậc 0 của mọi bức xạ, vân chính giữa hay vân trung tâm, hay vân số 0. 4. Ứng dụng của giao thoa ánh sáng - Đo bước sóng ánh sáng, vì nếu biết i, a, D thì từ: III. Bước sóng ánh sáng và màu sắc 1. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định. 2. Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380 nm (ứng với màu tím trên quang phổ) đến chừng 760 nm (ứng với màu đỏ) mới gây ra cảm giác sáng là các ánh sáng nhìn thấy được (khả kiến). 3. Ánh 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 ∞. Nhưng chỉ các bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt màu sắc. 4. Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không: * Bài 1 trang 132 SGK Vật Lý 12: Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y–âng là gì? ° Lời giải bài 1 trang 132 SGK Vật Lý 12: - Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y–âng là ánh sáng có tính chất sóng. * Bài 2 trang 132 SGK Vật Lý 12: Viết công thức xác định vị trí các vân sáng? ° Lời giải bài 2 trang 132 SGK Vật Lý 12: - Công thức xác định vị trí các vân sáng: - Trong đó: k: bậc giao thoa, là các số nguyên. a: là khoảng cách giữa 2 khe D: là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh. λ: là bước sóng ánh sáng * Bài 3 trang 132 SGK Vật Lý 12: Viết công thức tính khoảng vân. ° Lời giải bài 3 trang 132 SGK Vật Lý 12: - Công thức tính khoảng vân: - Trong đó: λ: là bước sóng ánh sáng D: là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh. a: là khoảng cách giữa 2 khe * Bài 4 trang 132 SGK Vật Lý 12: Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng nào? ° Lời giải bài 4 trang 132 SGK Vật Lý 12: - Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm. * Bài 5 trang 132 SGK Vật Lý 12: Nêu những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc. ° Lời giải bài 5 trang 132 SGK Vật Lý 12: ¤ Những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc: - Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định. - Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. - Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, gọi là màu đơn sắc. - Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380 nm (ứng với màu tím) đến 760 nm (ứng với màu đỏ) mới gây ra cảm giác sáng. Đó là các ánh sáng nhìn thấy được. * Bài 6 trang 132 SGK Vật Lý 12: Chỉ ra công thức đúng để tính khoảng vân. A. ° Lời giải bài 6 trang 132 SGK Vật Lý 12: ¤ Chọn đáp án: A. * Bài 7 trang 133 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ bằng: A.0,589mm B.0,589nm C.0,589μm D.0,589pm ° Lời giải bài 7 trang 133 SGK Vật Lý 12: ¤ Chọn đáp án: C. 0,589μm - Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ ≈ 589nm = 0,589μm (chú ý: 1mm = 10-3m; 1μm = 10-6m; 1nm = 10-9m; 1pm = 10-12m) * Bài 8 trang 133 SGK Vật Lý 12: Trong một thí nghiệm Y–âng với a= 2mm, D = 1,2 m, người ta đo được i = 0,36 mm. Tính bước sóng λ và tần số f của bức xạ. ° Lời giải bài 8 trang 133 SGK Vật Lý 12: - Bài ra, ta có: a = 2mm = 2.10-3(m); i = 0,36mm = 0,36.10-3(m) - Từ công thức tính khoảng vân, ta có công thức bước sóng:
- Ta lại có: - Đáp số: λ = 0,6μm; f = 5.1014(Hz).
Hy vọng với bài viết Giao thoa ánh sáng, Công thức tính khoảng vân giao thoa và Bài tập ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt ¤ Xem thêm các bài viết khác tại: » Muc lục SGK Hóa học 12 Lý thuyết và Bài tập » Mục lục SGK Vật lý 12 Lý thuyết và Bài tập |
