Sáng kiến kinh nghiệm Sáng tạo trong bài giảng “giao thoa sóng ánh sáng”
Bộ môn vật lý được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện về vật lý. Hệ thống kiến thức này phải thiết thực, có tính tổng hợp và đặc biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý hiện đại. Để học sinh có thể hiểu được một cách sâu sắc những kiến thức và áp dụng các kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống thì cần phải rèn luyện cho các học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: Kỹ năng kỹ xảo giải bài tập, kỹ năng đo lường, quan sát .
Lý thuyết vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học, nó có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở nhà trường phổ thông. Thông qua việc nắm vững lý thuyết vật lý các học sinh sẽ có được những kỹ năng so sánh, phân tích, tổng hợp do đó sẽ góp phần to lớn trong việc phát triển tư duy của học sinh và vận dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết những tình huống cụ thể, làm cho bộ môn trở nên hấp dẫn, lôi cuốn các em hơn.
MỤC LỤC A. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Trang 1. Cơ sở lý luận. .............1 2. Thực trạng vấn đề.......................................................................................1 3. Giới hạn đề tài .............2 4. Đối tượng áp dụng .............2 5. Các yêu cầu chung .....................................................................................2 B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng .............3 II. Hiện tượng Giao thoa ánh sáng.................................................................3 III. Bước sóng và màu sắc ánh sáng.............................................................10 C. BÀI TẬP: I. Bài tập vận dụng.......................................................................................11 II. Bài tập tự giải..........................................................................................16 D. KẾT QUẢ ĐỐI CHỨNG:.................................................................................18 E. KẾT LUẬN ĐỀ XUẤT......................................................................................19 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................20 A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lí luận. Bộ môn vật lý được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện về vật lý. Hệ thống kiến thức này phải thiết thực, có tính tổng hợp và đặc biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý hiện đại. Để học sinh có thể hiểu được một cách sâu sắc những kiến thức và áp dụng các kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống thì cần phải rèn luyện cho các học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành như: Kỹ năng kỹ xảo giải bài tập, kỹ năng đo lường, quan sát . Lý thuyết vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học, nó có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý ở nhà trường phổ thông. Thông qua việc nắm vững lý thuyết vật lý các học sinh sẽ có được những kỹ năng so sánh, phân tích, tổng hợp do đó sẽ góp phần to lớn trong việc phát triển tư duy của học sinh và vận dụng những kiến thức đã học vào việc giải quyết những tình huống cụ thể, làm cho bộ môn trở nên hấp dẫn, lôi cuốn các em hơn. 2. Thực trạng vấn đề. 2.1. Thuận lợi Trong quá trình giảng dạy, khi tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của một số học sinh lớp 12 tôi được biết có rất nhiều học sinh thích học môn vật lí, nhiều học sinh có nguyện vọng đăng kí vào đại học khối A và học các ngành vật lí. Theo cấu trúc của chương trình và sách giáo khoa vật lí lớp 12 thì trước khi học bài giao thoa sóng ánh sáng, học sinh đã được học một số kiến thức cơ bản có liên quan đến bài học. Vì vậy việc giúp học sinh phát triển những kiến thức này lên các mức cao hơn, tổng quát hơn theo bản thân tôi không những là trách nhiệm mà còn là nghĩa vụ của một giáo viên. 2.2. Khó khăn Trong những năm gần đây, bộ môn vật lí là một trong số các môn học được Bộ Giáo dục và Đào tạo chọn hình thức kiểm tra và thi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan. Với hình thức thi này, thời gian dành cho mỗi câu hỏi và bài tập là rất ngắn, khoảng hơn 1 phút. Nếu học sinh không được cung cấp đầy đủ các kiến thức cơ bản và các công thức tổng quát, các công thức hệ quả của mỗi dạng bài tập để tìm ra kết quả nhanh nhất thì không thể đủ thời gian để hoàn thành tốt bài làm trong các kỳ thi và kiểm tra. Lý thuyết Giao thoa sóng ánh sáng và bài toán liên quan đến nó chiếm một phần không nhỏ trong các đề kiểm tra định kì và các đề thi quốc gia. chỉ đề cập đến sự giao thoa sóng ánh sáng với một ánh sáng đơn sắc bằng thí nghiệm I – âng thì học sinh không khỏi lúng túng. Trong thực tế giảng dạy và tìm hiểu quá trình học tập của học sinh tôi nhận thấy đa số học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài toán về lĩnh vực giao thoa nói chung và giao thoa sóng ánh sáng nói riêng, nhất là giao thoa sóng ánh sáng trong trường hợp chiếu đồng thời nhiều bức xạ và trường hợp tổng quát . Các bài toán giao thoa sóng ánh sáng vô cùng phong phú, đa dạng nhưng trong chương trình sách giáo khoa Vật lý 12 ban cơ bản (Bài 25 SGK Vật lí 12) mới chỉ đề cập ở mức độ sơ khảo, cung cấp những kiến thức cơ bản nhất về lý thuyết giao thoa sóng ánh sáng. Các tài liệu tham khảo cũng hệ thống chưa thật rõ dàng, hơn nữa học sinh cũng không đủ điều kiện về kinh tế cũng như thời gian để mua và hệ thống hết các kiến thức cũng như cách giải hay trong các tài liệu tham khảo. 2.3. Biện pháp khắc phục. Từ những khó khăn nêu ở trên, để giúp các em học sinh có đựơc nhận thức đầy đủ về lĩnh vực giao thoa sóng ánh sáng và giúp các em giải được các bài toán khó trong lĩnh vực này một cách nhanh nhất, tôi đã nghiên cứu các tài liệu và tham khảo các sách, từ đó tôi mạnh dạn xây dựng lại bài dạy GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG với một cách tổng quát hơn dưới dạng một bài học theo chủ đề với tiêu đề “SÁNG TẠO TRONG BÀI GIẢNG GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG” nhằm giúp các em nắm rõ và hiểu sâu hơn về lý thuyết giao nói chung và giao thoa sóng ánh sáng nói riêng, làm hành trang cho các em bước vào kì thi quốc gia sắp tới. 3. Giới hạn đề tài. Lý thuyết và các dạng bài tập về Giao thoa sóng ánh sáng rất đa dạng và vô cùng phong phú .Nhưng với phạm vi của một đề tài và để đề tài mang tính thực tiễn là áp dụng giảng dạy cho đối tượng học sinh học và ôn thi cho kì thi quốc gia sắp tới nên trong đề tài này tôi chỉ xây dựng lại bài dạy GIAO THÓA SÓNG ÁNH SÁNG vẫn lấy kiến thức, nội dung của SGK Vật lí 12 làm cơ sở nhưng theo một trình tự khác và tổng quát hơn bằng việc xây dựng một số công thức tính cho các trường hợp cụ thể, bám sát với nội dung các đề thi của những năm trước đây và hình thức thi của năm học này và các năm sau đó. Trong nội dung đề tài tác giả chỉ đưa ra những kiến thức cơ bản và trọng tâm nhất của bài dạy và có sử dụng một số lý thuyết và bài tập của các tài liệu tham khảo 4. Đối tượng áp dụng. Đối tượng tôi đã thực hiện phương pháp mới này là học sinh lớp 12 Trường trung học phổ thông năm học 2018 - 2019 và các năm tiếp theo. 5. Các yêu cầu chung: Trước khi giảng dạy tiết bài tập giao thoa sóng cơ, giáo viên yêu cầu học sinh phải ôn lại những kiến thức đã học như: - Tổng hợp 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số - Các phương trình sóng và các tính chất của sóng. Giáo viên nghiên cứu, cung cấp cho học sinh các công thức đã thiết lập để học sinh sử dụng cho bài học. B. CƠ SỞ LÍ THUYẾT I. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 1. Thí nghiệm: (Sgk). 2. Khái niệm: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. 3. Chú ý: Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng nghĩa là coi mỗi chùm sáng đơn sắc như một sóng có bước sóng xác định. II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG. 1. Giao thoa với một ánh sáng đơn sắc. 1.1. Thí nghiệm 1.2. Kết quả thí nghiệm. Trên màn xuất hiện những vạch sáng có màu trùng với màu của nguồn mà ta dùng làm thí nghiệm và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.( Ví dụ. Nếu ta dùng ánh sáng đơn sắc màu đỏ để làm thí nghiệm thì các vạch sáng quan sát được cũng là màu đỏ). - Giải thích: Hai sóng kết hợp phát đi từ F1, F2 gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau: + Hai sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau ® vân sáng. + Hai sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau ® vân tối. A B O M F1 F2 H x D d1 d2 I a 1.3. Kiến thức trọng tâm. a. Vị trí vân. - Điều kiện để có vân sáng: d2 – d1 = kl = axD với k = 0, ± 1, ±2, => Vị trí các vân sáng: xs = k . - Điều kiện để có vân tối : d2 – d1 = (2k + 1)λ 2 = axD với k = 0, ± 1, ±2, =>Vị trí vân tối xt = (k + ) - Loại vân (sáng hay tối) tại điểm M trong vùng giao thoa: - Tại M có vân sáng khi: = k; đó là vân sáng bậc k. - Tại M có vân tối khi: = (2k + 1); đó là vân tối thứ |k| + 1. b. Khoảng vân. Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp kề nhau 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’ = . Khoảng cách giữa n vân sáng (hoặc vân tối) liên tiếp là (n – 1)i. Khoảng cách vân sáng và vân tối liên tiếp kề nhau là i2 c. Số vân sáng - tối trong miền giao thoa có bề rộng L. Lập tỉ số N = (lấy phần nguyên của N) để rút ra kết luận: + Số vân sáng: Ns = 2N + 1 (lấy phần nguyên của N). + Số vân tối là: Nt = 2N nếu phần thập phân của N < 0,5. Thì số vân sáng nhiều hơn số vân tối 1 đơn vị. + Số vân tối là: Nt = 2N + 2 nếu phần thập phân của N > 0,5. Thì số vân sáng ít hơn số vân tối 1 đơn vị. Hoặc + Số vân sáng trên L là số nghiệm k thỏa mãn hệ thức. - L2i ≤ k ≤ L2i + Số vân tối trên L là số nghiệm k thỏa mãn hệ thức. - L2i - 12 ≤ k ≤ L2i - 12 2. Giao thoa đồng thời hai ánh sáng đơn sắc khác nhau. 2.1. Thí nghiệm. 2.2. Kết quả thí nghiệm. Trên màn ta quan sát thấy: - Vân trung tâm của hệ trùng nhau có màu là màu tổng hợp của hai thành phần đơn sắc và một hệ vạch cũng có màu trùng với màu của vân trung tâm (vân trung), cách nhau một cách đều đặn. - Các vân sáng (vân màu) của hai thành phần đơn sắc của hai bức xạ mà ta dùng làm thí nghiệm, chúng đan xen nhau theo quy luật đối với vân màu cùng bậc của 2 bức xạ thì vân màu của bức xạ có bước sóng bé hơn thì nằm gần vân trung tâm hơn so với vân màu của bức xạ có bước sóng lớn hơn. Trên màn xuất hiện 3 loại vân sáng khác nhau: Gồm 2 loại vân sáng có màu là màu của hai thành phần đơn sắc, loại vân sáng còn lại có màu là màu tổng hợp của cả hai thành phần đơn sắc. 2.3. Kiến thức trọng tâm. a. Xác định các vị trí trùng nhau. +) Vân sáng của hai bức xạ trùng nhau. Gọi x là vị trí trùng nhau của hai vân sáng của hai bức xạ. Áp dụng kiến thức của phần I ta có. x = k1i1 = k2i2 => k1k2 = λ2λ1 = bc ( phân số tối giản) (*) => Vị trí trùng đầu tiên ứng với số k1 nhỏ nhất thoả mãn (*), từ đó suy ra các vị trí trùng tiếp theo. Có thể viết k1= b.n và k2 = c.n => Các vị trí trùng nhau giữa hai vân sáng của hai bức xạ được tính theo biểu thức: x = b.n.i1 = c.n.i2 +) Vân tối của hai bức xạ trùng nhau. Gọi y là vị trí trùng nhau của hai vân tối của hai bức xạ. Áp dụng kiến thức của phần I ta có. y = (2k1+ 1) i12 = (2k2+ 1) i22 => 2k1+12k2+1 = λ2λ1 = bc = số lẻ (**) ( phân số tối giản) => Vị trí trùng đầu tiên ứng với số k1 nhỏ nhất thoả mãn (**), từ đó suy ra các vị trí trùng tiếp theo. Có thể viết: 2k1+ 1 = b(2n + 1) và 2k2+ 1= c(2n +1) => Các vị trí trùng nhau giữa hai vân tối của hai bức xạ được tính theo biểu thức: y = b(2n + 1) i12 = c(2n +1) i22. +) Vân sáng của bức xạ 1 trùng với vân tối của bức xạ 2 (hoặc ngược lại). Gọi z là vị trí trùng nhau của hai vân của hai bức xạ. Áp dụng kiến thức của phần I ta có. z = k1i1 = (2k2+ 1) i22 => k12k2+1 = λ2λ1 =bc (***) ( phân số tối giản) ) => Vị trí trùng đầu tiên ứng với số k1 nhỏ nhất thoả mãn (***),từ đó suy ra các vị trí trùng tiếp theo. Có thể viết: k1 = b.n và 2k2 + 1 = c( 2n + 1) => Các vị trí trùng nhau giữa vân sáng của bức xạ 1 và vân tối của bức xạ 2 được tính theo biểu thức: z = b.n.i1 = c( 2n + 1) i22. b. Số vạch sáng trùng nhau của hai bức xạ khi giao thoa. Theo lý thuyết giao thoa thì mỗi ánh sáng đơn sắc cho một hệ thống vân giao thoa riêng. Do đó khi thực hiện đồng thời cả hai bức xạ cho hiện tượng giao thoa thì. Số vạch sáng trùng = Vân sáng (N1 + N2) - Vân sáng quan sát được Với N1 , N2 là số vân sáng của hai bức xạ khi dùng độc lập. +) Hai hệ đều cho vân sáng tại hai đầu mút A, B (A, B thuộc trường giao thoa): N1 = ABi1 + 1 và N2 = ABi2 + 1. +) Hai hệ đều cho vân tối tại hai dầu mút A, B: N1 = ABi1 và N2 = ABi2 . +) Hai hệ đều cho vân sáng tại A, tại B thì hệ 1 cho sáng hệ 2 cho tối: N1 = ABi1 + 1 và N2 = ABi2 + 0,5. +) Hai hệ đều cho vân sáng tại A, tại B cả hai hệ đều không cho vân sáng hay tối: N1 = ABi1 + 1 và N2 = ABi2 + 1 (Với ABi1 , ABi2 là phần nguyên của biểu thức ABi1 và ABi2) . Cách làm tương tự khi cần tính số vân tối trùng nhau. c. Số vân sáng của hai bức xạ giữa hai vạch cùng màu với màu của vân sáng trung tâm. Vị trí trùng nhau: x = k1λ1Da = k2λ2Da => k1k2 = λ1λ2 = ab Trừ hai vị trí ở hai đầu thì số vị trí còn lại giữa hai vạch cùng màu có thêm a – 1 vân sáng của bức xạ 1 và b – 1 vân sáng của bức xạ 2. => Tổng số vân cần xác định = a – 1 + b – 1 = a + b – 2. Cách làm tương tự khi cần tính số vân tối . d. Số vân sáng giữa hai vân sáng của hai bức xạ trong trường giao thoa. Số vân sáng của bức xạ 1 trên đoạn AB: xA ≤ x1 sáng ≤ xB => xAi1 ≤ k1 ≤ xBi1 Số vân sáng của bức xạ 2 trên đoạn AB: xA ≤ x2 sáng ≤ xB => xAi2 ≤ k2 ≤ xBi2 (A, B là vị trí vân sáng của các bức xạ 1theo bài ra và xA < xB ) Số vân quan sát được = Tổng số vân sáng của cả hai bức xạ có trên đoạn AB – Số vạch trùng của hai bức xạ Cách làm tương tự khi cần tính số vân tối . 3. Giao thoa đồng thời ba ánh sáng đơn sắc khác nhau. 3.1. Thí nghiệm 3.2. Kết quả thí nghiệm. Trên màn ta quan sát thấy: - Vân trung tâm của hệ trùng nhau có màu là màu tổng hợp của ba thành phần đơn sắc và một hệ vạch cũng có màu trùng với màu của vân trung tâm (vân trung), cách nhau một cách đều đặn. - Một hệ vạch có màu là màu tổng hợp của hai trong ba thành phần đơn sắc của ba bức xạ mà ta dùng làm thí nghiệm. - Các vân sáng (vân màu ) của ba thành phần đơn sắc chúng đan xen nhau theo quy luật đối với vân màu cùng bậc của 2 bức xạ thì vân màu của bức xạ có bước sóng bé hơn thì nằm gần vân trung tâm hơn so với vân màu của bức xạ có bước sóng lớn hơn. => Trên màn xuất hiện 7 loại vân sáng khác nhau: Gồm 3 loại vân sáng có màu là màu của ba thành phần đơn sắc, 3 loại vân có màu tổng hợp của hai trong ba thành phần đơn sắc và loại vân sáng còn lại có màu là màu tổng hợp của cả 3 thành phần đơn sắc. Tổng quát: Đối với tất cả các trường hợp thì số loại vân quan sát được trên màn thì tăng lên và được xác định bằng công thức sau. N = Cn1 + Cn2 +............+Cnn = 2n - 1 3.3. Kiến thức trọng tâm. a. Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau Ta có: xtrùng = = = k1λ1= k2λ2= k3λ3 ; với k1, k2, k3,, kn Z. => k1k2 = λ2λ1 = bc ( phân số tối giản) (*) Và k1k3 = λ3λ1 = qp ( phân số tối giản) (*) => Vị trí trùng đầu tiên ứng với số k1 nhỏ nhất thoả mãn (*),từ đó suy ra các vị trí trùng tiếp theo. b. Khoảng vân trùng (khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân cùng màu với vân trung tâm): itrùng = BCNN (i1,i2,i3) => xtrùng = kitrùng Chú ý: Để tìm BCNN của 3 số i1,i2,i3 ta tìm BCNN của 2 số i1,i2 là i12 sau đó tìm BCNN của i12 với i3 c. Số vạch sáng trùng nhau của ba bức xạ khi giao thoa. Theo lý thuyết giao thoa thì mỗi ánh sáng đơn sắc cho một hệ thống vân giao thoa riêng. Do đó khi thực hiện đồng thời cả ba bức xạ cho hiện tượng giao thoa thì. Số vạch sáng trùng = Vân sáng (N1 + N2 + N3) - Vân trùng (N1, N2 ) - Vân trùng (N1, N3) - Vân trùng (N2, N3 ) - Vân sáng quan sát được Với N1 , N2 ,N3 là số vân sáng của ba bức xạ khi dùng độc lập. Chú ý: - Tổng số vân trùng của từng cặp bức xạ được tính tương tự như ở trên. - Cách làm tương tự khi cần tính số vân tối trùng nhau. d. Số vân sáng của ba bức xạ giữa hai vạch cùng màu với màu của vân sáng trung tâm. Vị trí trùng nhau: x = k1λ1Da = k2λ2Da = k3λ3Da => k1k2 = λ1λ2 = b1c1 = bc Và k3k2 = λ3λ2 = b2c2 = dc Trừ hai vị trí ở hai đầu thì số vị trí còn lại giữa hai vạch cùng màu có thêm - k1 = b, nếu không trùng thêm b – 1 vân sáng của bức xạ 1. - k2 = c, nếu không trùng thêm c – 1 vân sáng của bức xạ 2. - k3 = d, nếu không trùng thêm d – 1 vân sáng của bức xạ 3. Nếu trong vùng của hai vạch cùng màu với vân sáng trung tâm còn tồn tại các vạch sáng là sự trùng nhau của từng cặp vân sáng của hai trong ba bức xạ thì ta tiếp tục phải trừ đi nữa. 4. Giao thoa với ánh sáng trắng. 4.1. Thí nghiệm 4.2. Kết quả thí nghiệm. Trên màn ta quan sát thấy: - Vân sáng trung tâm (ánh sáng trắng) trộn vô số ánh đơn sắc - Các dải màu như cầu vồng nằm đối xứng nhau qua vân sáng trung tâm với quy luật Tím trong đỏ ngoài (đối với vân sáng trung tâm) 4.3. Kiến thức trọng tâm. +) Bề rộng quang phổ bậc k: ∆xk = kDaλđ-λt = kiđ-it +) Ánh sáng đơn sắc có vân sáng tại điểm xét: x = kλDa => λ = xakD Với k Î Z. được xác định từ bất phương trình 0,38μm ≤ xakD ≤ 0,76 μm Có bao nhiêu giá tri của k thì có bấy nhiêu ánh sáng đơn sắc cho vân sáng tại điểm xét và ứng với một giá trị của k ta xác định được một bước sóng của một ánh sáng đơn sắc . +) Số Ánh sáng đơn sắc có vân tối tại điểm xét. . x =(2k + 1) kλD2a => λ = 2xa2k+1D Với k Î Z.được xác định từ bất phương trình 0,38μm ≤ 2xa(2k+1)D ≤ 0,76 μm Có bao nhiêu giá tri của k thì có bấy nhiêu ánh sáng đơn sắc cho vân tối tại điểm xét và ứng với một giá trị của k ta xác định được một bước sóng của một ánh sáng đơn sắc . + Tìm khoảng cách hai vân sáng đơn sắc: Vị trí vân sáng đơn sắc λ1 : Vị trí vân sáng đơn sắc λ2: + Tìm ánh sáng đơn sắc bị chồng, ánh sáng bị tắt: - Tại M cách vân sáng trung tâm đoạn x. Tìm số vân sáng đơn sắc bị chồng. Ta có: ( 1 ) Mà , ( ) Suy ra có bao nhiêu giá trị k thì có bấy nhiêu bức xạ đơn sắc bị chồng - Tại M cách vân sáng trung tâm đoạn x. Tìm số vân sáng đơn sắc bị tắt Ta có: ( 1 ) Mà , ( ) Suy ra có bao nhiêu giá trị k thì có bấy nhiêu bức xạ đơn sắc bị tắt III. BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG. 1. Mỗi bức xạ đơn sắc ứng với một bước sóng trong chân không xác định. 2. Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có: l = (380 ¸ 760) nm. 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 ¥. 4. Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng - Hai nguồn phát ra ánh sáng có cùng bước sóng - Hiệu số pha dao động của hai nguồn không đổi theo thời gian C. BÀI TẬP I. BÀI TẬP VẬN DỤNG. Bài 1. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng các khe S1,S2 được chiếu bởi ánh sáng có bước sóng . Biết khoảng cách giữa hai khe là a = 1,35 mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 1m . Tính khoảng vân? b. Xác định vị trí vân sáng bậc 5 và vân tối thứ 5? Giải: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng vân cỡ mm do vậy ta nên đổi , a, D về mm:, a. Từ công thức tính khoảng vân ta có: b. Vị trí vân sáng bậc 5 ứng với k=5: Vị trí vân tối thứ 5 ứng k’=4,k= -5: . Bài 2. (Đại học năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5m, bề rộng giao thoa là 1,25cm. Tổng số vân sáng, vân tối có trong miền gioa thoa là : A. 19 vân. B. 17 vân. C. 15 vân D. 21 vân. Giải : Khoảng vân : Ta có : Vậy số vân sáng : Ns = 2.4+1 = 9 vân Số vân tối: Nt = 2.4= 8 vân (phần lẻ < 0,5) Vậy tổng số vân sáng và vân tối là : 9+8 = 17 vân. Đáp án B Bài 3. (Đại học năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc, trong đó bức xạ màu đỏ có bước sóng 720nm và bức xạ màu lục có bước sóng l (có giá trị trong khoảng từ 500nm đến 575nm). Trên màn quan sát, giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung tâm có 8 vân sáng màu lục. Giá trị của l là A. 500 nm B. 520 nm C. 540 nm D. 560 nm Giải: Tại vị trí hai vân trùng nhau (có màu giống màu vân trung tâm) ta có: x1 = x2 Xét trong khoảng từ vân trung tâm đến vân đầu tiên cùng màu với nó, có 8 vân màu lục Þ vị trí vân cùng màu vân trung tâm đầu tiên ứng với vị trí vân màu lục bậc 9 Þ k2 = 9 Mà Þ đáp án D Bài 4. Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai bức xạ . Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa ? Giải: Ta có : NQuan sát = N1 + N2 – Ntrùng Với i = =0,5mm N1 + 1= 2.+1=27( vân) Và: i=0,4mm N=33( vân) + x= x = k1i1 = 4ni1 = 2n (mm). - = có 7 vân sáng trùng nhau. Ns = 7Ns = 33+27-7 = 53 (vân). Bài 5. (ĐH 2011). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng là l1 = 0,42 mm, l2 = 0,56 mm và l3 = 0,63 mm. Trên màn, trong khoảng
Tài liệu đính kèm:
- sang_kien_kinh_nghiem_sang_tao_trong_bai_giang_giao_thoa_son.doc
- Bìa SKKN.doc
- DANH MỤC.docx