Các dạng bài tập Giao thoa ánh sáng có lời giải



Các dạng bài tập Giao thoa ánh sáng có lời giải

Phần Giao thoa ánh sáng Vật Lí lớp 12 với các dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Giao thoa ánh sáng hay nhất tương ứng.

Cách giải bài tập Giao thoa với ánh sáng đơn sắc

A. Phương pháp & Ví dụ

Dạng 1.1. Vị trí vân sáng, vân tối - khoảng vân

a- Khoảng vân: là khoảng cách giữa 2 vân sáng liền kề

i = λD / a ( i phụ thuộc λ ⇒ khoảng vân của các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau với cùng một thí nghiệm).

b- Vị trí vân sáng bậc k: Tại đó ứng với Δd = d2 – d1 = k.λ , đồng thời 2 sóng ánh sáng truyền tới cùng pha

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Để A là vân sáng trung tâm thì

k = 0 hay d = 0

k = 0: ứng với vân sáng trung tâm

k = 1: ứng với vân sáng bậc 1

…………

k = n: ứng với vân sáng bậc n.

c- Vị trí vân tối thứ k + 1: Tại đó ứng với Δd = (k + 0,5 ).λ . Là vị trí hai sóng ánh sáng truyền tới ngược pha nhau.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hay vân tối thứ k: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Ví dụ

Vị trí vân sáng bậc 5 là: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Vị trí vân tối thứ 4: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Dạng 1.2. Khoảng cách giữa các vân

Loại 1- Khoảng cách vân cùng bản chất liên tiếp: l = (số vân – 1).i

Ví dụ: khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i

Loại 2- Giữa một vân sáng và một vân tối bất kỳ:

Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k và vân tối thứ k’, vị trí:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Nếu:

    + Hai vân cùng phía so với vân trung tâm: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

    + Hai vân khác phía so với vân trung tâm: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

-Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liền kề là : i/2 nên vị trí vân tối các thứ liên tiếp được xác định: xt = ki / 2 (với k lẻ: 1,3,5,7,….)

VD: Tìm khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 và vân tối thứ 6

Giải:

Ta có Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

    + Nếu hai vân cùng phía so với vân trung tâm:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

    + Nếu hai vân khac phía so với vân trung tâm :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Loại 3- Xác định vị trí một điểm M bất kì trên trường giao thoa cách vân trung tâm một khoảng xM có vân sáng hay vân tối, bậc mấy ?

    + Lập tỉ số: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Nếu n nguyên, hay n ∈ Z, thì tại M có vân sáng bậc k=n.

Nếu n bán nguyên hay n = k + 0,5 với k Z, thì tại M có vân tối thứ k +1

Ví dụ

Ví dụ: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 600nm chiếu sáng hai khe song song với F và cách nhau 1m. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với màn phẳng chứa F1 và F2 và cách nó 3m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6,3m có

A. Vân tối thứ 4          B. Vân sáng bậc 4          C. Vân tối thứ 3          D. Vân sáng bậc 3

Lời giải:

Ta cần xét tỉ số x / i

Khoảng vân i= λD / a = 1,8mm, ta thấy 6,3 / 1,8 = 3,5 là một số bán nguyên nên tại vị trí cách vân trung tâm 6,3mm là một vân tối

Mặt khác xt = (k + 0,5)i= 6,3 nên ( k+ 0,5 )=3,5 nên k= 3. Vậy tại vị trí cách vân trung tâm 6,3mm là một vân tối thứ 4 vậy chọn đáp án A

Dạng 1.3. Xác định số vân trên trường giao thoa

- Trường giao thoa xét là chiều rộng của khu vực chứa toàn bộ hiện tượng giao thoa hứng được trên màn- kí kiệu L.

- Số vân trên trường giao thoa:

    + Số vân sáng: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

    + Số vân tối: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

- Số vân sáng, vân tối trong đoạn MN, với 2 điểm M, N thuộc trường giao thoa nằm 2 bên vân sáng trung tâm:

    + Số vân sáng: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

    + Số vân tối: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

- Số vân sáng, tối giữa 2 điểm MN trong đoạn giao thoa nằm cùng phía so với vân sáng trung tâm:

    + Số vân sáng: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

    + Số vân tối: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

Với M, N không phải là vân sáng.

Ví dụ

Ví dụ: Trong một thí nghiệm về Giao thoa anhs sáng bằng khe I âng với ánh sáng đơn sắc λ = 0,7 μ m, khoảng cách giữa 2 khe s1,s2 là a = 0,35 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là D = 1m, bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5 mm. Số vân sáng, vân tối quan sát được trên màn là:

A: 7 vân sáng, 6 vân tối;          B: 6 vân sáng, 7 vân tối.

C: 6 vân sáng, 6 vân tối;          D: 7 vân sáng, 7 vân tối.

Lời giải:

Ta có khoảng vân

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Số vân sáng:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Do phân thập phân của L/2i là 0,375 < 0,5 nên số vạch tối là NT = Ns – 1 = 6 Số vạch tối là 6, số vạch sáng là 7. đáp án A.

Bài tập vận dụng

Trong thí nghiệm ánh sáng giao thoa với khe I âng, khoảng cách giữa 2 khe s1, s2 là 1mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là 2 mét. Chiếu vào 2 khe ánh sáng có bước sóng λ = 0,656 m. Biết bề rộng của trường giao thoa lag L = 2,9 cm. Xác định số vân sáng, tôi quan sát được trên màn.

A: 22 vân sáng, 23 vân tối;          B: 22 vân sáng, 21 vân tối

C: 23 vân sáng, 22 vân tối          D: 23 vân sáng, 24 vân tối

Dạng 1.4. Giao thoa với khe Young (Iâng) trong môi trường có chiết suất là n và thay đổi khoảng cách.

Gọi λ là bước sóng ánh sáng trong chân không hoặc không khí.

Gọi λ' là bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

a. Vị trí vân sáng: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

b.Vị trí vân tối: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

c. Khoảng vân: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

d. Khi thay đổi khoảng cách:

    + Ta có: i = λD / a ⇒ i tỉ lệ với D ⇒ khi khoảng cách là D: i = λD / a

khi khoảng cách là D’:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Nếu D = D’ – D > 0. Ta dịch màn ra xa (ứng i’ > i)

Nếu D = D’ – D < 0. Ta đưa màn lại gần ( ứng i’ < i).

Ví dụ

Ví dụ: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc λ = 600nm, chiếu vào khe I âng có a = 1,2mm, lúc đầu vân giao thoa được quan sát trên một màn M đặt cách một mặt phẳng chứa S1, S2 là 75cm. Về sau muốn quan sát được vân giao thoa có khoảng vân 0,5mm thì cần phải dịch chuyển màn quan sát so với vị trí đầu như thế nào?

Lời giải:

Ta có

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vì lúc đầu D = 75cm = 0,75m nên phải dịch chuyển màn quan sát ra xa thêm một đoạn D’- D = 0,25m.

Bài tập vận dụng

Bài tập Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng. Khi khoảng cách từ 2 khe đến màn là D thì điểm M trên màn là vân sáng bậc 8. Nếu tịnh tiến màn xa 2 khe một đoạn 80 cm dọc đường trung trực của 2 khe thì điểm M là vân tối thứ 6. Tính D?

Dạng 1.5. Đặt bản mỏng trước khe Young

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), nếu ta đặt trước khe S1 một bản thủy tinh có chiều dày e, chiết suất n.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Khi đặt bản mỏng trước khe S1 thì đường đi của tia sáng S1M và S2M lần lượt là:

S1M = d1 + (n - 1)e

S2M = d2

Hiệu quang trình:

δ = S2M - S1M = d2 – d1 – (n – 1)e

Mà d2 – d1 = ax/D.

δ = ax/D – (n – 1)e

Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng δ = 0.

δ = axo/D – (n – 1)e = 0

Hay: xo = (n - 1)eD / a.

Hệ thống vân dịch chuyển về phía S1. Vì xo>0.

Ví dụ

Ví dụ: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng biết a = 0,5mm, D = 2m.. Khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp dài 1,2cm, về sau nếu sau khe S1 chắn 1 tấm thủy tinh phẳng mỏng có n = 1,5 thì vân sáng chính giữa bị dịch chuyển đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu. tìm bề dày e của tấm thủy tinh này?

Lời giải:

Ta có độ dịch chuyển của hệ vân giao thoa = độ dịch chuyển của vân trung tâm.

Lúc đầu: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

lúc sau: Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

⇒ Độ dịch chuyển của hệ là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chú ý:

    + Nếu đặt hai bản mỏng như nhau trên cả hai đường truyền S1, S2 thì hệ vân không dịch chuyển.

    + Nếu đặt hai bản mỏng khác nhau trên cả hai đường chuyền thì độc dịch chuyển của hệ vân là |xe1 - xe2|

Bài tập vận dụng

Bài tập Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách 2 khe hẹp = 0,2mm, D = 1m. Nếu đặt trước một trong hai nguồn sáng một bản mỏng bề dày e = 0,01mm, n = 1,5 có hai mặt song song nhau thì độ dịch chuyển của hệ thống vân trên màn là bao nhiêu?

Lời giải:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Dạng 1.6. Tịnh tiến khe sáng S đoạn y0

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng chứa hai khe S1; S2 là d. Khoảng cách giữa hai khe S1; S2 là a , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D.

Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương S1 S2 về phía S1 một đoạn y thì hệ thống vân giao thoa di chuyển theo chiều ngược lại đoạn xo: xo = yD / d

Ví dụ

Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe I âng, có D = 1m, khoảng cách từ nguồn S đến 2 khe là d = 20cm. Nếu dịch chuyển nguồn sáng S một đoạn theo phương vuông góc với trụ đối xứng của hệ thì hệ vân trên màn sẽ dịch chuyển như thế nào?

Lời giải:

Từ hình vẽ trên ta có: điểm O’ với hiệu quang trình là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Muốn O’ là vạch sáng thì

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Và O’ là vạch sáng trung tâm khi k = 0, lúc đó

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

x = -Dy / d . Dấu (-) chứng tỏ vân trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều so với nguồn sáng S một khoảng

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Bài tập vận dụng

Bài tập Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng a = 0,5 mm, khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng chứa 2 khe là d = 50cm. Khe S phát ra ánh sáng đơn sắc có λ =0,5 m. Chiếu sáng 2 khe hẹp. Để một vân tối chiếm chỗ của một vân sáng liền kề, ta phải dịch chuyển khe S theo phương S1,S2 một đoạn b = bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có độ dịch chuyển vân trung tâm là x = bD / d

Để cho vân tối đến chiếm chiếm chỗ của vân sáng liền kề thì hệ vân phải dịch chuyển một đoạn i/2 , tức là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Cách giải bài tập Giao thoa với ánh sáng đa sắc

A. Phương pháp & Ví dụ

Nhận xét

Khi cho chùm đa sắc gồm nhiều bức xạ chiếu vào khe Y-âng để tạo ra giao thoa. Trên màn quan sát được hệ vân giao thoa của các bức xạ trên. Vân trung tâm là sự chồng chập của các vân sáng bậc k = 0 của các bức xạ này. Trên màn thu được sự chồng chập: của các vạch sáng trùng nhau, các vạch tối trùng nhau hoặc vạch sáng trùng vạch tối giữa các bức xạ này.

Ta có: Giao thoa của hai hay nhiều bức xạ:

Dạng 2.1. Vị trí vân sáng trùng:

k1i1 = k2i2⇒...⇒k1 λ1 ⇒ k2 λ2

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hoặc ta có thể xác định:Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 = k4λ4 = .... = knλn với k1, k2, k3,…, kn ∈ Z

Dựa vào phương trình biện luận chọn các giá trị k thích hợp, thông thường chọn k là bội số của số nguyên nào đó.

Ví dụ:

Hai bức xạ λ1 và λ2 cho vân sáng trùng nhau. Ta có k1λ1 = k2λ2

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vì k1, k2 là các số nguyên, nên ta chọn được k2 là bội của 6 và k1 là bội của 5

Có thể lập bảng như sau:

k1 0 5 10 15 20 25 .....
k2 0 6 12 18 24 30 .....
x 0 ..... ..... ..... ..... ..... .....

Dạng 2.2. Khoảng vân trùng

(khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân cùng màu với vân trung tâm):

i12 = mi1 = ni2 = ...

hoặc: i12 = BCNN(i1, i2)

Ba bức xạ: i12 = BCNN(i1, i2, i3)

Dạng 2.3. Xét cụ thể với chùm sáng gồm 2 bức xạ λ1, λ2

Loại 1: Vị trí hai vân sáng trùng nhau. Ngoài cách tổng quát trên ta có thể làm như sau:

    + Số vạch trùng quan sát được. Số vạch sáng quan sát được:

Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Khi 2 vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

+ Số vạch trùng quan sát được trên trường giao thoa L:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

mỗi giá trị n → 1 giá trị k ⇒ số vạch sáng trùng là số giá trị n thỏa mãn (*).

+ Xét số vân trùng trên MN ∈ L:

xM ≤ x ≤ xN (xM < xN; x là tọa độ) ⇒ khoảng n ⇒số giá trị n là số vân sáng trùng thuộc + Xét số vân trùng trên MN.

Chú ý: Nếu M,N là vân sáng trùng ⇒ dùng dấu “ = „.

    + Số vạch quan sát được trên trường L:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

    + Số vạch quan sát được trên MN L:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

( Nhớ chú ý M,N có phải là vân sáng trùng không )

Ví dụ

Ví dụ : Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I-Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai bức xạ λ1 = 0,5μm, λ2 = 0,4μm. Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa ?

Lời giải:

Ta có :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

    + Bậc trùng nhau của từng bức xạ và vị trí trung nhau:

BT trên; Tìm khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau gần nhau nhất?

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Nhận xét: Khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau liên tiếp là như nhau và là 4i1 hay 5i2.

Trong bài này là

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Loại 2: Hai vân tối trùng nhau của hai bức xạ:

- Khi vân tối của 2 bức xạ trùng nhau:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vị trí trùng: x

xT nằm trong vùng khảo sát:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

    + Số vân xT trong trường giao thoa:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Số giá trị của n thỏa mãn (∗)⇒ số vân tối trùng trong trường giao thoa.

    + Số vân xT trong miền MNL:

xM ≤xT ≤xN (xM; xN là tọa độ và xM < xN (∗∗)

Số vân tối trùng trong vùng MN là số giá trị n thỏa mãn (∗∗)

Ví dụ

Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa I âng thực hiện đồng thời hai bức xạ đơn sắc với khoảng vân trên màn thu được lần lượt là: i1 = 0,5mm; i2 = 0,3mm. Biết bề rộng trường giao thoa là 5mm, số vị trí trên trường giao thoa có 2 vân tối của hai hệ trùng nhau là bao nhiêu?

Lời giải:

Khi 2 vân tối trùng nhau:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

⇒có 4 vị trí vân tối trùng nhau trên trường giao thoa L.

Loại 3: Vân sáng của bức xạ này trùng vân tối của bức xạ kia.

- Giả sử:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

⇒số vân sáng trùng vân tối là số giá trị của n thỏa mãn biểu thức này

Chú ý: Có thể xét xTλ1 = xTλ2

Ví dụ

Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa I âng, thực hiện đồng thời với 2 ánh sáng đơn sắc khoảng vân giao thoa trên màn lần lượt i1 = 0,8mm, i2 = 0,6mm. Biết trường giao thoa rộng: L = 9,6mm. Hỏi số vị trí mà :

a) xTλ1 = xSλ2 . ( -2,5 ≤ n ≤ 1,5 : có 4 vị trí)

b) xSλ1 = xTλ2

Lời giải:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Cách giải bài tập Giao thoa với ánh sáng trắng

A. Phương pháp & Ví dụ

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

∗ Nhận xét: Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy:

    + Ở chính giữa mỗi ánh sáng đơn sắc đều cho một vạch màu riêng, tổng hợp của chúng cho ta vạch sáng trắng (Do sự chồng chập của các vạch màu đỏ đến tím tại vị trí này)

    + Do tím nhỏ hơn λtím⇒ λtím = itím.D/a nhỏ hơn và làm cho tia tím gần vạch trung tâm hơn so với tia đỏ (Xét cùng một bậc giao thoa)

    + Tập hợp các vạch từ tím đến đỏ của cùng một bậc (cùng giá trị k) ⇒ quang phổ của bậc k đó, (Ví dụ: Quang phổ bậc 2 là bao gồm các vạch màu từ tím đến đỏ ứng với k = 2).

Dạng 3.1. Cho tọa độ xo trên màn, hỏi tại đó có những bức xạ nào cho vạch tối hoặc sáng?

a. Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại xo khi:

Tại xo có thể là giá trị đại số xác định hoặc là một vị trí chưa xác định cụ thể.

Vị trí vân sáng bất kì x = k λD / a

Vì x = xo nên

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

với điều kiện λ1 ≤ λ ≤ λ2,

thông thường λ1 =0,4.10-6m (tím) ≤ λ ≤ 0,75.10-6m = λ2 (đỏ)

Giải hệ bất phương trình trên,

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

chọn k ∈ Z và thay các giá trị k tìm được vào tính λ với λ = axo / kD: đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại xo.

b. Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại xo:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Với điều kiện:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Thay các giá trị k tìm được vào :

Hóa học lớp 11 | Lý thuyết và Bài tập Hóa 10 có đáp án

đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại xo.

Ví dụ

Ví dụ: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm. Khoảng chách giữa 2 khe là 0,8mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn là 2 m. Trên màn tại vị trí cách vân trung tâm 3mm có vân sáng của những bức xạ nào?

Lời giải:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Dạng 3.2. Xác định bề rộng quang phổ bậc k trong giao thoa với ánh sáng trắng

Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng màu đỏ ngoài cùng và vân sáng màu tím của một vùng quang phổ.

Δxk = xđk - xtk

Δxk = kD(λd - λd) / a

Δxk = k(iđ - it)

với k ∈ N, k là bậc quang phổ.

Ví dụ

Ví dụ: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4 đến 0,75 . Trên màn quan sát thu được các dải quang phổ. Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể từ vân sáng trắng trung tâm là bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có: Bề rộng quang phổ bậc 2:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Bài tập bổ sung

Câu 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y – âng, chiếu vào hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Khoảng cách giữa hai khe bằng 1mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 3m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6,3mm có:

A. Vân tối thứ 4

B. Vân sáng bậc 4

C. Vấn tối thứ 3

D. Vân sáng bậc 3

Câu 2: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng các khe S1, S2 được chiếu bởi ánh sáng có bước sóng A = 0,65μm. Biết khoảng cách giữa hai khe là  S1S2 = a = 2mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 1,5 m. Khoảng vân (mm), vị trí vân sáng bậc 5(mm) và vân tối thứ 7(mm) lần lượt là:

A. 3,1687; ± 2,4375; ± 0,4875

B. 2,4375; ± 0,4875; ± 3,1687

C. 0,4875; ± 3,1687; ± 2,4375

D. 0,4875; ± 2,4375; ± 3,1687

Câu 3: Trong thí nghiệm Y-Âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng. Nếu tại điểm M trên màn quan sát có vân tối thứ hai (tính từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe S1, S2 đến M có độ lớn bằng

A. 1,5 λ

B. 2 λ

C. 2,5 λ

D. 3 λ

Câu 4: Trong thí nghiệm Y-Âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S1, S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. 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. 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 lần lượt là

A. 0,54.10-6 m; 8mm

B. 0,48.10-6 m; 8mm

C. 0,54.10-6 m; 6mm

D. 0,48.10-6 m; 6mm

Câu 5: Trong thí nghiệm Y-âng 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 λ chiếu vào hai khe thì người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm tới vân sáng thứ tư là 6 mm. Bước sóng λ (μm) và vị trí vân sáng thứ 6 (mm) lần lượt là

A. 0,5 và 9

B. 0,9 và 6

C. 0,5 và 6

D. 0,9 và 5

Câu 6: Trong một thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2m. Nguồn sáng phát ánh sáng trắng có bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm. M là một điểm trên màn, cách vân sáng trung tâm 2 cm. Trong các bước sóng của các bức xạ cho vân sáng tại M, bước sóng dài nhất là

A. 417nm

B. 570nm

C. 714nm

D. 760nm

Câu 7: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát ra ánh sáng đơn sắc. Nếu dịch chuyển màn quan sát đi một đoạn 0,2 m thì khoảng vân tăng một lượng bằng 500 lần bước sóng. Khoảng cách giữa hai khe là:

A. 0,40 cm

B. 0,20 cm

C. 0,20 mm

D. 0,40 mm

Câu 8: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe Y-âng. Khi khoảng cách từ 2 khe đến màn là D thì điểm M trên màn là vân sáng bậc 8. Nếu tịnh tiến màn xa 2 khe một đoạn 80 cm dọc đường trung trực của 2 khe thì điểm M là vân tối thứ 6. Tính D?

A. 1,76m

B. 2,00m

C. 3,40m

D. 1,00m

Câu 9: Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng trắng, trên nền các quang phổ liên tục có dải màu như ở cầu vồng mà ta lại không thấy có vân tối là vì

A. không thỏa mãn điều kiện để hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng cho vân tối.

B. có vân tối nhưng bị các vân sáng của các đơn sắc khác đè lên.

C. trong ánh sáng trắng không có màu đen.

D. thí nghiệm này không có nhưng thí nghiệm khác có thể có.

Câu 10: Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng, trên màn quan sát thu được hình ảnh

A. gồm các vạch sáng trắng cách nhau đều đặn, xen kẽ là các vạch tối đen.

B. gồm một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

C. gồm nhiều vạch màu khác nhau riêng biệt hiện trên một nền tối.

D. vân trung tâm là ánh sáng trắng, hai bên có những dải màu như màu cầu vồng.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, GÓI THI ONLINE DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 12

Bộ giáo án, đề thi, bài giảng powerpoint, khóa học dành cho các thầy cô và học sinh lớp 12, đẩy đủ các bộ sách cánh diều, kết nối tri thức, chân trời sáng tạo tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official




Giải bài tập lớp 12 sách mới các môn học
Tài liệu giáo viên