Lý thuyết Giao thoa ánh sáng (hay, chi tiết nhất)

---

---

Bài viết Lý thuyết Giao thoa ánh sáng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lý thuyết Giao thoa ánh sáng.

Lý thuyết Giao thoa ánh sáng

Bài giảng: Bài 25: Giao thoa ánh sáng - Cô Phan Thanh Nga (Giáo viên VietJack)

I) Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

     - Thí nghiệm: dùng một nguồn sáng S đặt trước một lỗ tròn nhỏ O, khoét trên một hộp kín. Quan sát cùng sáng ở thành đối diện.

     - Kết quả thí nghiệm: Nếu ánh sáng truyền thẳng thì trên thành sẽ có một vệt sáng tròn đường kính là D. Nhưng thực tế ta lại thấy một vệt sáng tròn có đường kính D’ > D. Lỗ O càng nhỏ D’ cang lớn hơn nhiều so với D.

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

     - Giải thích hiện tượng: để giải thích hiện tượng này tà thừa nhận: mỗi chùm sáng đơn sắc được coi là một sóng có bước sóng xác định.

II) Hiện tượng giao thoa ánh sáng.

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

     - Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên

     - Kết quả thí nghiệm: trong vùng hai chùm sáng gặp nhau đúng ra đều phải sáng nhưng ta lại thấy có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ nhau. Giống như hiện tượng giao thoa, buộc ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Hệ vân sáng, tối xen kẽ nhau được gọi là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng.

2) Vị trí các vân sáng, vân tối.

     * Giả sử bước sóng của ánh sáng giao thoa là λ, khoảng cách giữa 2 khe S₁,S₂ là a, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D. O là vị trí vân sáng trung tâm. Xét điểm A cách O 1 đoạn là x.

     - Khoảng cách từ A tới nguồn S₁ là:

     - Khoảng cách từ A tới nguồn S₂ là:

     Ta có d₂² - d₁² = (d₂ - d₁)(d₂ + d₁) = 2ax

     Vì a,x ≪ D nên có d₂ + d₁ ≈ 2D

     Khi đó hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ S₁,S₂ truyền tới A là: d₂-d₁ ≈ 2ax/2D = ax/D

     * Điều kiện để tại A là một vân sáng: d₂ - d₁ = kλ.

     Khoảng cách từ O đến vân sáng bậc k là x_k = kλD/a     (k = 0, ±1, ±2...)

     Nhận xét: vị trí O của vân sáng bậc 0: k = 0 ↔ x = 0     (∀ λ), nên O được gọi là vân trung tâm hay vân chính giữa.

     * Điều kiện để tại A là vân tối: d₂ - d₁ = (k - 1/2)λ

     Khoảng cách từ O đến vân tối thứ k là x'_k = (k - 1/2)[(λD)/a]      (k = ±1, ±2...)

3) Khoảng vân

     - Định nghĩa: là khoảng cách giữa 2 vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp.

     - Công thức tính khoảng vân i:

     i = x_k+1 - x_k = x'_k+1 - x'_k = λD/a

4) Ứng dụng:

     Đo bước sóng của ánh sáng. Đo các đại lượng D,a,i khi đó bước sóng : λ = ia/D

III) Mối liên hệ giữa bước sóng của ánh sáng và màu sắc.

     Các kết quả thực nghiệm cho thấy:

     - Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định

     - Ánh sáng khả kiến ( ánh sáng nhìn thấy) có bước sóng trong khoảng: 380÷760 nm.

     Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không

Màu	λ(nm)	Màu	λ(nm)
Đỏ	640÷760	Lam	450÷510
Cam	590÷650	Chàm	430÷460
Vàng	570÷600	Tím	380÷440
Lục	500÷575

     - Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên từ 0 đến ∞.

     - Điều kiện để xảy ra hiện ượng giao thoa ánh sáng là: hai nguồn sáng kết hợp

          +) hai nguồn phải phát ra hai sóng có cùng bước sóng

          +) hiệu số pha dao động cảu hai nguồn phả không đổi theo thời gian.

IV. Bài tập bổ sung

Bài 1: Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,5m. Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng là 0,5 μm. Khoảng vân giao thoa trên màn bằng?

Bài 2: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe cách nhau a = 0,5 mm được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Trên màn quan sát, trong vùng giữa hai điểm M và N mà MN = 2cm, người ta đếm được có 10 vân tối và thấy tại M và N đều là vân sáng. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm này là

A. 0,4μm    

B. 0,5μm     

C. 0,6μm     

D. 0,7μm

Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát bức xạ có bước sóng 450nm, khoảng cách giữa hai khe 1,1mm. Màn quan sát E cách mặt phẳng hai khe 220cm. Dịch chuyển một mối hàn của cặp nhiệt điện trên màn E theo đường, vuông góc với hai khe, thì cứ sau một khoảng bằng bao nhiêu kim điện kế lại lệch nhiều nhất?

A. 0,4mm   

B. 0,9mm    

C. 1,8mm    

D. 0,45mm

Bài 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. 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

Bài 5: Tiến hành giao thoa bằng ánh sáng tổng hợp của hai bức xạ có bước sóng λ₁ = 0,6 μm và λ₂= 0,4 μm. Khoảng cách giữa hai khe Y – âng là 1 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2mm. Bề rộng trường giao thoa . Hỏi trên trường giao thoa quan sát thây bao nhiêu vân sáng?

A. 43 vân sáng.     

B. 62 vân sáng.     

C. 41 vân sáng.     

D. 73 vân sáng.

Bài 6: Trong một thí nghiệm Y-Âng, hai khe S₁, S₂ cách nhau một khoảng a = 1,8mm. Ban đầu, người ta thấy 16 khoảng vân dài 2,4mm. Giữ nguyên màn chứa hai khe, dịch chuyển màn quan sát ra xa 30 cm thì thấy 12 khoảng vân dài 2,88mm. Tính bước sóng của bức xạ trên?

A. 0,45μm  

B. 0,32μm   

C. 0,54μm   

D. 0,432μm

Bài 7: Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng cách giữa hai khe a = 1mm. Ban đầu, tại M cách vân trung tâm 5,25mm người ta quan sát được vân sáng bậc 5. Giữ cố định màn chứa hai khe, di chuyển từ từ màn quan sát ra xa và dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe một đoạn 0,75m thì thấy tại M chuyển thành vân tối lần thứ hai. Bước sóng λ có giá trị là

A. 0,60μm  

B. 0,50μm   

C. 0,70μm   

D. 0,64μm

Bài 8: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe S₁S₂ bằng 2mm, khoảng cách từ hai khe tói màn quan sát D = 2m. Chiếu vào 2 khe bằng nguồn phát ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm. Có bao nhiêu bức xạ cho vân tối tại vị trí cách vân trung tâm 2,6mm?

A. 3. 

B. 2.  

C. 4.  

D. 5.

Bài 9: Ta chiếu sáng hai khe Y - âng bằng ánh sáng trắng với bước sóng ánh sáng đỏ là 0,75 μmm và ánh sáng tím là 0,4 μmm. Biết a = 0,5mm, D = 2m. Ở đúng vị trí vân sáng bậc 4 màu đỏ, có bao nhiêu bức xạ cho vân sáng nằm trùng ở đó?

A. 5. 

B. 2.  

C. 3.  

D. 4.

Bài 10: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y - âng. Khoảng cách giữa 2 khe kết hợp là a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 2m. Nguồn phát ra ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Vùng phủ nhau giữa quang phổ bậc hai và quang phổ bậc ba có bề rộng là?

A. 0,76 mm.

B. 0,38 mm.

C. 1,14 mm.

D. 1,52 mm.

Xem thêm các bài Lý thuyết Vật Lí lớp 12 hay khác:

• Lý thuyết Tán sắc ánh sáng
• Lý thuyết Các loại quang phổ
• Lý thuyết Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X. Thang sóng điện từ

---

---

---