Tính Chất Sóng Ánh Sáng - Bài Tập Dạng 2



2. Giao thoa với ánh sáng đơn sắc.

* Các công thức:

Vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân:

    xs = k; xt = (2k + 1) ; i = ; với k Î Z.

Nếu khoảng vân trong không khí là i thì trong môi trường có chiết suất n sẽ có khoảng vân là i' = .

Giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp là (n – 1) khoảng vân.

* Phương pháp giải:

+ Để tìm các đại lượng trong thí nghiệm giao thoa với ánh sáng đơn sắc ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.

+ Để xác định xem tại một điểm M nào đó trên vùng giao thoa có vân sáng (bậc mấy) hay vân tối ta tính khoảng vân i rồi lập tỉ số:  để kết luận:

    Tại M có vân sáng khi:  = k, đó là vân sáng bậc k.

    Tại M có vân tối khi:  = (2k + 1).

+ Để xác định số vân sáng - tối trong miền giao thoa có bề rộng L ta lập tỉ số N =  để rút ra kết luận:

    Số vân sáng: Ns = 2N + 1; với N Î Z.

    Số vân tối: Nt = 2N nếu phần thập phân của N < 0,5; Nt = 2N + 2 nếu phần thập phân của N > 0,5.

* Bài tập minh họa:

1. Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l. Khoảng cách giữa hai khe là  0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Người ta đo được khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp trên màn là  6 mm. Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm và khoảng cách từ vân sáng bậc 3 đến vân sáng bậc 8 ở cùng phía với nhau so với vân sáng chính giữa.

2. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 3 m. Dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l chiếu vào hai khe thì người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm tới vân sáng thứ tư là 6 mm. Xác định bước sóng l và vị trí vân sáng thứ 6.

3. Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,4 mm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,4 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Xác định khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp và khoảng cách từ vân sáng 4 đến vân sáng 8 ở khác phía nhau so với vân sáng chính giữa.

4. Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,5 mm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm. Người ta đo được khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp trên màn là 4 mm. Tính khoảng cách từ hai khe đến màn và cho biết tại 2 điểm C và E trên màn, cùng phía với nhau so với vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm lần lượt là 2,5 mm và 15 mm là vân sáng hay vân tối? Từ C đến E có bao nhiêu vân sáng?

5. Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l. Khoảng cách giữa hai khe là  0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Người ta đo được khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp trên màn là  6 mm. Xác định bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm và cho biết tại 2 điểm M và N trên màn, khác phía nhau so với vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm lần lượt là 3 mm và 13,2 mm là vân sáng hay vân tối? Nếu là vân sáng thì đó là vân sáng bậc mấy? Trong khoảng cách từ M đến N có bao nhiêu vân sáng?

6. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai khe Young cách nhau 0,5 mm, ánh sáng có bước sóng 0,5 mm, màn ảnh cách hai khe 2 m. Bề rộng vùng giao thoa trên màn là 17 mm. Tính số vân sáng, vân tối quan sát được trên màn.

7. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng       0,6 μm. Khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là        2,5 m, bề rộng miền giao thoa là 1,25 cm (vân sáng trung tâm ở chính giữa). Tìm tổng số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa.

8. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là a = 2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là D = 1,5 m. Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,6 mm.  Xét trên khoảng MN trên màn, với MO = 5 mm, ON = 10 mm, (O là vị trí vân sáng trung tâm). Hỏi trên MN có bao nhiêu vân sáng, bao nhiêu vân tối?

* Hướng dẫn giải và đáp số:

1. Ta có: i = = 1,2 mm; l = = 0,48.10-6 m; x8 - x3 = 8i – 3i = 5i = 6 mm.

2. Ta có: i =  = 1,5 mm; l = = 0,5.10-6 m; x6 = 6i = 9 mm.

3. Ta có: i = = 2 mm; L = (9 – 1)i = 16 mm; x8 + x4 = 8i + 4i = 12i = 24 mm.

4. Ta có: i = = 1 mm; D =  = 1,6 m;   = 2,5 nên tại C ta có vân tối; = 15 nên tại N ta có vân sáng; từ C đến E có 13 vân sáng kể cả vân sáng bậc 15 tại E.

5. Ta có: i = = 1,2 mm; l = = 0,48.10-6 m; = 2,5 nên tại M ta có vân tối; = 11 nên tại N ta có vân sáng bậc 11. Trong khoảng từ M đến N có 13 vân sáng không kể vân sáng bậc 11 tại N.

6. Ta có: i = = 2 mm; N = = 4,25; quan sát thấy 2N + 1 = 9 vân sáng và 2N = 8 vân tối (vì phần thập phân của N < 0,5).

7. Khoảng vân: i = = 1,5 mm. Ta có: N = = 4,17; số vân sáng: Ns = 2N + 1 = 9; số vân tối: vì phần thập phân của N  < 0,5 nên: Nt = 2N = 8; tổng số vân sáng và vân tối trong miền giao thoa: Ns + Nt = 17.

8. i = = 0,45.10-3 m; = 11,1; tại M có vân sáng bậc 11; = 22,2; tại N có vân sáng bậc 22; trên MN có 34 vân sáng 33 vân tối.




No comments:

 

© 2012 Học Để ThiBlog tài liệu