Ôn tập lý thuyết và công thức về Hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa môn Vật lý 12 năm 2020

LÝ THUYẾT VÀ CÔNG THỨC VỀ HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ VÀ GIAO THOA

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

− Hiện tượng nhiễu xạ chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Mỗi ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định

a. Thí nghiệm Y−âng về giao thoa ánh sáng.

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

− Đặt kính màu K (đỏ. ..) →  trên E 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 S1, S2 gặp nhau trên E 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.

+ Chú ý: Hai nguồn sáng kết hợp thì hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng và hiệu số pha dao động giữa hai nguồn không thay đổi theo thời gian.

b. Vị trí vân sáng

− Hiệu đường đi:  

\(\begin{array}{l} \delta :\delta = {d_2} - {d_1} = \frac{{2ax}}{{{d_2} + {d_1}}} \approx 2D\\ \Rightarrow {d_2} - {d_1} = \frac{{ax}}{D} \end{array}\)

− Để tại A là vân sáng thì: \({d_2} - {d_1} = k\lambda ;k = 0; \pm 1; \pm 2...\)

 − Vị trí các vân sáng:  \(x = k\frac{{\lambda D}}{a},k:\) bậc của giao thoa

− Vị trí các vân tối:  \(x = \left( {m + 0,5} \right)\frac{{\lambda D}}{a}.\,\,\,\,\,\left( {m = 0,\, \pm 1,\, \pm 2...} \right)\)

c. Khoảng vân

+ Định nghĩa: Khoảng vân  i là khoảng cách giữa hai vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp.

+ Công thức tính khoảng vân:   

\(i = \frac{{\lambda D}}{a}\)

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

Chú ý:  Trong thí nghiệm giao thoa với khe Y−âng, khi bỏ kính lọc sắc (tức là dùng ánh sáng trắng), ta thấy có một vạch sáng trắng ở chính giữa, hai bên có những dải màu như cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài (xem Hình 2).

d. Ứng dụng:

− Đo bước sóng ánh sáng. Nếu biết i, a, D sẽ suy ra được  \(\lambda :\lambda = \frac{{ai}}{D}.\)

+ Mỗi  bức xạ đơn sắc ứng với một bước sóng trong chân không xác định.

+ Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có:  \(\lambda = \left( {380 \div 760} \right)nm\)

+ Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc.

*Hiệu đường đi của hai sóng kết hợp đến M: \({d_2} - {d_1} = \frac{{ax}}{D}\) .

* Khoảng vân:  \(i = \frac{{\lambda D}}{a}\).

* Vân sáng:  

\(\begin{array}{l} {d_2} - {d_1} = \frac{{ax}}{D} = k\lambda \\ \Leftrightarrow x = k\frac{{\lambda D}}{a} \end{array}\)

* Vân sáng trung tâm:  

\(\begin{array}{l} {d_2} - {d_1} = 0\lambda \\ \Leftrightarrow x = 0i \end{array}\)

Vân sáng bậc 1:  \({d_2} - {d_1} = \pm \lambda \Leftrightarrow x = \pm i\)

Vân sáng bậc 2:  \({d_2} - {d_1} = \pm 2\lambda \Leftrightarrow x = \pm 2i\)

……………………………………..

Vân sáng bậc k:   \({d_2} - {d_1} = \pm k\lambda \Leftrightarrow x = \pm i\)

* Vân tối:  

\(\begin{array}{l} {d_2} - {d_1} = \frac{{ax}}{D} = \left( {m - 0,5} \right)\lambda \\ \Leftrightarrow x = \left( {m - 0,5} \right)i \end{array}\)

Vân tối thứ 1:  \({d_2} - {d_1} = \pm \left( {1 - 0,5} \right)\lambda \Leftrightarrow x = \pm \left( {1 - 0,5} \right)i\)

Vân tối thứ 2:  \({d_2} - {d_1} = \pm \left( {2 - 0,5} \right)\lambda \Leftrightarrow x = \pm \left( {2 - 0,5} \right)i\)

…………….

Vân tối thứ n:   \({d_2} - {d_1} = \pm \left( {n - 0,5} \right)\lambda \Leftrightarrow x = \pm \left( {n - 0,5} \right)i\)

Một trong 2 khe của thí nghiệm của Young được làm mờ sao cho nó chỉ truyền 1/2 so với cường độ của khe còn lại. Kết quả là:

A. vân giao thoa biến mất.    

B. vạch sáng trở nên sáng hơn và vạch tối thì tối hơn.

C. vân giao thoa tối đi.       

D. vạch tối sáng hơn và vạch sáng tối hơn.

Hướng dẫn

* Gọi A1, A2 và AM lần lượt là biên độ dao đọng do nguồn 1. nguồn 2 gửi tới M và biên độ dao động tổng hợp tại M.

+ Tại M là vân sáng:   \({A_M} = {A_1} + {A_2}\)

+ Tại M là vân tối: AM = A1 − A2 (giả sử A1 > A2).

* Giả sử I’2 = I2/2 ⇒  A’2 = A2/ \(\sqrt 2 \) thì:

+ Vân sáng A’M = A1 + A2/ \(\sqrt 2 \)  ⇒ biên độ giảm nên cường độ sáng giảm.

+ Vân tối A’M = A1 − A2/ \(\sqrt 2 \)  ⇒ biên độ tăng nên cường độ sáng tăng

 Chọn D.

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Tài liệu Ôn tập lý thuyết và công thức về Hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa môn Vật lý 12 năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Bài tập trắc nghiệm Vật lý 12 chủ đề Mạch dao động có các tụ ghép năm 2020

• 4 bài toán liên quan đến hiện tượng Tán sắc ánh sáng quan trọng nhất môn Vật lý 12 năm 2020

• Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH

Chúc các em học tập tốt !