Trong sóng cơ, chúng ta đã tìm hiểu hiện tượng giao thoa, vậy khi các chùm tia sáng giao thoa sẽ như thế nào? Bài hôm nay, tracnghiem.vn sẽ cùng tìm hiểu với các em nhé. Hi vọng bài học này sẽ giúp các em nắm vững kiến thức cơ bản nhất .
Nội dung bài viết gồm hai phần:
- Lý thuyết
- Hướng dẫn giải bài tập SGK
A. Lý thuyết
I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng quan sát được khi ánh sáng truyền qua khe nhỏ hoặc méo vật cản, ... trong đó ánh sáng bị lệch hướng lan truyền lan tỏa về mọi phía từ vị trí vật cản.
Nói cách khác: Nhiễu xạ là hiện tượng truyền sai lêch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản.
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
Sơ đồ thí nghiệm Y-âng:
Trong thí nghiệm Y-âng, ta đặt:
- F1F2 = a;
- I là trung điểm của F1F2;
- A là một điểm bất kì trên màn;
- F1A = d1; F2A = d2; OA = x;
- O là giao điểm của đường trung trực của F1F2 với màn M;
- OI = D là khoảng cách từ hai nguồn đến màn M;
- $\lambda $ là bước sóng ánh sáng sử dụng;
Vân sáng
- Vị trí các vân sáng thỏa mãn hiệu đường truyền là: d2 – d1 = k.$\lambda $ với k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; ...
- Khoảng cách từ O đến các vân sáng: xs = k.$\frac{\lambda .D}{a}$ , k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; ...
- Trong đó k được gọi là bậc giao thoa;
Vân tối
- Vị trí các vân tối thỏa mãn hiệu đường truyền là: d2 – d1 = (k’ + $\frac{1}{2}$).$\lambda $ với k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; ...
- Khoảng cách từ O đến các vân tối: xt = (k’ + $\frac{1}{2}$).$\frac{\lambda .D}{a}$ , k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; ...
Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp. $i = \frac{\lambda .D}{a}$
Tại O là một vân sáng ứng với k = 0 của mọi ánh sáng đơn sắc (vân sáng bậc 0) được gọi là vân chính giữa (vân trung tâm).
III. Bước sóng và màu sắc của ánh sáng
Mỗi ánh sáng đơn sác có một bước sóng nhất định trong chân không.
Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm mới gây ra cảm giác sáng. Đây chính là miền ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng khả kiến).
Ánh sáng mặt trời là hỗn hợp của vô số án sáng đơn sắc có buoecs sóng biến thiên liên tục từ 0 đến vô cùng. Mắt người chỉ quan sát được ánh sáng có bước sóng nằm trong miền khả kiến.
Điều kiện để có giao thoa ánh sáng: Hai nguồn phải kết hợp.
Hai nguồn kết hợp:
- Phát ra sóng ánh sáng có cùng bước sóng;
- Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian.
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Câu 1: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Kết luận quan trọng rút ra từ thí nghiệm Y-âng là gì?
Câu 2: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Viết công thức xác định vị trí các vân sáng.
Câu 3: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Viết công thức tính khoảng vân.
Câu 4: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng nào?
Câu 5: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Nêu những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc.
Câu 6: SGK Vật lí 12 – Trang 132:
Chỉ ra công thức đúng để tính khoảng vân:
A. $i = \frac{\lambda .D}{a}$.
B. $i = \frac{\lambda .a}{D}$.
C. $i = \frac{a.D}{\lambda }$.
D. $i = \frac{a}{\lambda .D}$.
Câu 7: SGK Vật lí 12 – Trang 133:
Chọn câu đúng.
Ánh sáng màu vàng của natri có bước sóng $\lambda $ bằng
A. 0,589 mm.
B. 0,589 nm.
C. 0,589 $\mu m$.
D. 0,589 pm.
Câu 8: SGK Vật lí 12 – Trang 133:
Trong một thí nghiệm Y-âng với a = 2 mm, D = 1,2 m, người ta đo được i = 0,36 mm. Tính bước sóng $\lambda $ và tần số f của bức xạ?
Câu 9: SGK Vật lí 12 – Trang 133:
Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc, bước sóng $\lambda $ = 600 nm chiếu sáng hai khe hẹp F1, F2 song song với F và cách nhau 1,2 mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F1, F2 và cách nó 0,5 m.
a) Tính khoảng vân.
b) Xác định khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4.
Câu 10: SGK Vật lí 12 – Trang 133:
Trong một thí nghiệm Y-âng khoảng cách giữa hai khe F1, F2 là a = 1,56 mm, khoảng cách từ F1, F2 đến màn quan sát là D = 1,24 m. Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,21 mm. Tính bước sóng ánh sáng.