Giáo án Vật Lí 12 Bài 25: Giao thoa ánh sáng mới nhất

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)

Mục tiêu:   HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

- O càng nhỏ → D’ càng lớn so với D.

- Nếu ánh sáng truyền thẳng thì tại sao lại có hiện tượng như trên?

→ gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng → đó là hiện tượng như thế nào?

Chúng ta tìm hiểu bài học hôm nay

- HS ghi nhớ

- HS đưa ra phán đoán

Tiết 41:

SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)

Mục tiêu:

- Mô tả được thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng và thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng.

- Viết được các công thức cho vị trí của các vân sáng, tối và cho khoảng vân i.

- Nhớ được giá trị phỏng chưng của bước sóng ứng với vài màu thông dụng: đỏ, vàng, lục….

- Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

- Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

- O càng nhỏ → D’ càng lớn so với D.

- Nếu ánh sáng truyền thẳng thì tại sao lại có hiện tượng như trên?

→ gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng → đó là hiện tượng như thế nào?

- Chúng ta chỉ có thể giải thích nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, hiện tượng này tương tự như hiện tượng nhiễu xạ của sóng trên mặt nước khi gặp vật cản.

- HS ghi nhận kết quả thí nghiệm và thảo luận để giải thích hiện tượng.

- HS ghi nhận hiện tượng.

- HS thảo luận để trả lời.

I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

- Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.

- Mỗi ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.

- Mô tả bố trí thí nghiệm Y-âng

- Hệ những vạch sáng, tối → hệ vận giao thoa.

- Y/c Hs giải thích tại sao lại xuất hiện những vân sáng, tối trên M?

- Trong thí nghiệm này, có thể bỏ màn M đi được không?

- Vẽ sơ đồ rút gọn của thí nghiệm Y-âng.

- Lưu ý: a và x thường rất bé (một, hai milimét). Còn D thường từ vài chục đến hàng trăm xentimét, do đó lấy gần đúng: d₂ + d₁ » 2D

- Để tại A là vân sáng thì hai sóng gặp nhau tại A phải thoả mãn điều kiện gì?

- Làm thế nào để xác định vị trí vân tối?

- Lưu ý: Đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa.

- GV nêu định nghĩa khoảng vân.

- Công thức xác định khoảng vân?

- Tại O, ta có x = 0, k = 0 và S = 0 không phụ thuộc λ.

- Quan sát các vân giao thoa, có thể nhận biết vân nào là vân chính giữa không?

- Y/c HS đọc sách và cho biết hiện tượng giao thoa ánh sáng có ứng dụng để làm gì?

- HS đọc Sgk để tìm hiểu kết quả thí nghiệm.

- HS ghi nhận các kết quả thí nghiệm.

- Kết quả thí nghiệm có thể giải thích bằng giao thoa của hai sóng:

+ Hai sóng phát ra từ F₁, F₂ là hai sóng kết hợp.

+ Gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau.

- Không những “được” mà còn “nên” bỏ, để ánh sáng từ F₁, F₂ rọi qua kính lúp vào mắt, vân quan sát được sẽ sáng hơn. Nếu dùng nguồn laze thì phải đặt M.

- HS dựa trên sơ đồ rút gọn cùng với GV đi tìm hiệu đường đi của hai sóng đến A.

- Tăng cường lẫn nhau

hay d₂ – d₁ = kλ

với k = 0, ± 1, ±2, …

- Vì xen chính giữa hai vân sáng là một vân tối nên:

với k’ = 0, ± 1, ±2, …

- Ghi nhận định nghĩa.

- Không, nếu là ánh sáng đơn sắc → để tìm sử dụng ánh sáng trắng.

- HS đọc Sgk và thảo luận về ứng dụng của hiện tượng giao thoa.

II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng

1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng

- Ánh sáng từ bóng đèn Đ → trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu.

- Đặt kính màu K (đỏ…) → trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.

- 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.

2. Vị trí vân sáng

Gọi a = F₁F₂: khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp.

D = IO: khoảng cách từ hai nguồn tới màn M.

λ: bước sóng ánh sáng.

d₁ = F₁A và d₂ = F₂A là quãng đường đi của hai sóng từ F₁, F₂ đến một điểm A trên vân sáng.

O: giao điểm của đường trung trực của F₁F₂ với màn.

x = OA: khoảng cách từ O đến vân sáng ở A.

- Hiệu đường đi S

- Vì D >> a và x nên:

- Để tại A là vân sáng thì:

d₂ – d₁ = kλ với k = 0, ± 1, ±2, …

- Vị trí các vân sáng:

k: bậc giao thoa.

- Vị trí các vân tối:

với k’ = 0, ± 1, ±2, …

3. Khoảng vân

a. Định nghĩa: (Sgk)

b. Công thức tính khoảng vân:

c. Tại O là vân sáng bậc 0 của mọi bức xạ: vân chính giữa hay vân trung tâm, hay vân số 0.

4. Ứng dụng:

- Đo bước sóng ánh sáng.

Nếu biết i, a, D sẽ suy ra được λ:       

- Y/c HS đọc Sgk và cho biết quan hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng?

- Hai giá trị 380nm và 760nm được gọi là giới hạn của phổ nhìn thấy được → chỉ những bức xạ nào có bước sóng nằm trong phổ nhìn thấy là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt được màu sắc.

- Quan sát hình 25.1 để biết bước sóng của 7 màu trong quang phổ.

- HS đọc Sgk để tìm hiểu

III. Bước sóng và màu sắc

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: λ = (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. Nguồn kết hợp là

- Hai nguồn phát ra ánh sáng có cùng bước sóng

- Hiệu số pha dao động của hai nguồn không đổi theo thời gian

HOẠT ĐỘNG 3:  Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học:  dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Câu 1: Yếu tố nào sau đây của ánh sáng đơn sắc quyết định màu của nó?

A. Bước sóng trong môi trường

B. Tần số

C. Tốc độ truyền sóng

D. Cường độ của chùm ánh sáng

Câu 2: Khi một chùm sáng đơn sắc truyền qua các môi trường, đại lượng không thay đổi là

A. tần số                            

B. bước sóng.                

C. tốc độ                        

D. cường độ

Câu 3: Chiết suất của môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc trong một chùm ánh sáng trắng

A. nhỏ khi tần số ánh sáng lớn.

B. lớn khi tần số ánh sáng lớn.

C. tỉ lệ nghịch với tần số ánh sáng.

D. tỉ lệ thuận với tần số ánh sáng.

Câu 4: Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, hiệu dường đi của các sóng từ hai khe S₁, S₂ đến vân tối thứ ba kể từ vân trung tâm có trị số là

A. 2λ                                 

B. 3λ                                

C. 2,5λ                          

D. 1,5λ

Câu 5: Tần số nào dưới đây ứng với tần số của bức xạ màu tím?

A. 7,3.10¹² Hz                   

B. 1,3.10¹³ Hz.                 

C. 7,3.10¹⁴ Hz               

D. 1,3.10¹⁴ Hz

Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc, nếu tăng khoảng cách giữa hai khe S₁ và S₂ thì hệ vân giao thoa thu được trên màn có

A. khoảng vân tăng.

B. số vân tăng.

C. hệ vân chuyển động dãn ra hai phia so với vân sáng trung tâm.

D. số vân giảm.

Câu 7: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong không khí là 0,651 μm và trong chất lỏng trong suốt là 0,465 μm. Chiết suất của chất lỏng trong thí nghiệm đối với ánh sáng đó là

A. 1,35                             

B. 1,40                             

C. 1,45                           

D. 1,48

Câu 8: Tiến hành thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y – âng trong không khí, khoảng vân đo được là i. Nếu đặt toàn bộ thí nghiệm trong nước có chiết suất n thì khoảng vân là

A. i                                    

B. ni                                 

C. i/n                              

D. n/i

Câu 9: Chiếu ánh sáng đơn sắc vào hai khe của thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y – âng cách nhau 1 mm thì trên màn phía sau hai khe, cách mặt phẳng chưa hai khe 1,3 m ta thu được hệ vân giao thoa, khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng bậc 5 là 4,5 mm. Ánh sáng chiếu tới thuộc vùng màu

A. đỏ                                 

B. vàng                            

C. lục                             

D. tím

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Bài 9 (trang 133 SGK Vật Lý 12):

Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc, bước sóng λ = 600mm chiếu sáng hai khe F₁, F₂ song song với F và cách nhau 1,2mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F₁, F₂ và cách nó 0,5m.

a) Tính khoảng vân.

b) Xác định khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4.

Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS sắp xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV

Bài 9 (trang 133 SGK Vật Lý 12): 

a) Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp: 0,25 mm

b) Khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là: x₄ = 4.i = 4.0,25 = 1 (mm)

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức

Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề

Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.

Vẽ sơ đồ tư duy cho bài học