Giữa âm thanh và ánh sáng có nhiều điểm tương đồng: chúng cùng truyền theo đường thẳng, cùng tuân theo định luật phản xạ... Chúng ta biết rằng âm thì có tính chất sóng, vậy thì liệu rằng ánh sáng cũng có tính chất ấy không ? Thông qua những nội dung về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và giao thoa ánh sáng được đề cập tới, bài học ngày hôm nay sẽ cho chúng ta câu trả lời. Mời các bạn cùng nghiên cứu bài 25- Giao thoa ánh sáng.
Tóm tắt lý thuyết
2.1. 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.
2.2. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
a. 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 \(F_1\) , \(F_2\) 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.
b. Vị trí vân sáng
.png)
- Với a = \(S_1S_2\); D khoảng cách từ mặt phẳng chứa \(S_1S_2\) → Màu \(d_1d_2\) là khoảng cách từ M đến \(S_1S_2\)
- Gọi \(\lambda\): là bước sóng của ánh sáng đơn sắc.
\(\Rightarrow d_2-d_1=\frac{a.x}{D}\)
- Vị trí vân sáng (cực đại): \(d_2-d_1=k.\lambda\)
\(\Rightarrow \frac{a.x_s}{D}=k.\lambda \Rightarrow x_s=k.\frac{\lambda .D}{a}, k=0,\pm 1,\pm 2\)
- Vị trí các vân tối (cực tiểu): \(d_2-d_1= (k'+\frac{1}{2}).\lambda\)
\(\Rightarrow \frac{a.x_t}{D}=(k'+\frac{1}{2})\lambda \Rightarrow x_t=(k'+\frac{1}{2} ).\frac{\lambda .D}{a}, k'\in Z\)
c. Khoảng vân
- Định nghĩa: Khoảng vân i là khỏang cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau.
- 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.
d. Ứng dụng:
- Đo bước sóng ánh sáng.
- Nếu biết i, a, D sẽ suy ra được : Từ \(i=\frac{\lambda .D}{a}\Rightarrow \lambda =\frac{a.i}{D}\)
2.3. Bước sóng và màu sắc
- 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: λ = (380→ 760) nm.
- 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 ∞.
Bài tập minh họa
Bài 1:
Trong thí nghiệm Y - âng về giao thoa ánh sáng, các khe \(S_1\) ,\(S_1\) cách nhau 1mm được chiếu sáng bởi ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,76µm. Biết khoảng cách từ mặt phẳng hai khe \(S_1\) ,\(S_1\) đến màn là 3m. Hỏi tại vị trí cách vân sáng trung tâm 4,56mm là vân sáng thứ mấy?
Hướng dẫn giải:
Khoảng vân: \(i=\frac{\lambda D}{a}=2,28.10^{-3}m\)
Vị trí vân tối được xác định theo biểu thức: \(x_t=ki\rightarrow k=\frac{x_t}{i}=2\)
Ứng với k=2 là vân sáng bậc 2.
Bài 2:
Trong thí nghiệm Y - âng về giao thoa ánh sáng, các khe \(S_1\) ,\(S_2\) cách nhau 1mm được chiếu sáng bởi ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5µm. Biết khoảng cách từ mặt phẳng hai khe \(S_1\) , \(S_2\) đến màn là 3m. Hỏi tại vị trí cách vân sáng trung tâm 5,25mm là vân tối thứ mấy?
Hướng dẫn giải:
Khoảng vân: \(i=\frac{\lambda D}{a}=1,5.10^{-3}m\)
Vị trí vân tối được xác định theo biểu thức: \(x_t=(k+\frac{1}{2})i\rightarrow k=\frac{x_t}{i}-\frac{1}{2}=3\)
Ứng với k=3 là vân tối thứ 4.
Bài 3:
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y - âng, người ta chiếu sáng 2 khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 µm, khoảng cách giữa 2 khe là 2 mm. Khoảng cách từ 2 khe tới màn là 1m. Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 4 và vân tối thứ 4 ở cùng một phía so với vân trung tâm?
Hướng dẫn giải:
Khoảng vân: \(i=\frac{\lambda D}{a}=2,5.10^{-4}m\)
Khoảng cách từ vân trung tâm tới vân sáng bậc 4 (k=4): x=4i
Khoảng cách từ vân trung tâm tới vân tối thứ 4 (k=3): x=3,5i
Khoảng cách giữa vân sáng bậc 4 và vân tối thứ 4 ở cùng một phía so với vân trung tâm là :
x=4i-3,5i=1,25.\(10^{-4}m\) = 0,125mm
4. Luyện tập Bài 25 Vật lý 12
Qua bài này, các em sẽ được làm quen với 2 các kiến thức liên quan đến hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và hiện tượng giao thoa ánh sáng cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được :
-
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.
-
Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
-
Giải được bài toán về giao thoa với ánh sáng đơn sắc.
4.1. Trắc nghiệm
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 25 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. Vân tối thứ 4
- B. Vân sáng bậc 4
- C. Vân tối thứ 3
- D. Vân sáng bậc 3
-
- A. 1 mm
- B. 0,125mm
- C. 0,5mm
- D. 0,25mm
-
- A. Vân tối thứ 4.
- B. Vân tối thứ 5.
- C. Vân tối thứ 6.
- D. Vân tối thứ 7.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
4.2. Bài tập SGK và Nâng cao
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 25 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 2 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 3 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 4 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 5 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 6 trang 132 SGK Vật lý 12
Bài tập 7 trang 133 SGK Vật lý 12
Bài tập 8 trang 133 SGK Vật lý 12
Bài tập 9 trang 133 SGK Vật lý 12
Bài tập 10 trang 133 SGK Vật lý 12
Bài tập 25.1 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.2 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.3 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.4 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.5 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.6 trang 67 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.7 trang 68 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.8 trang 68 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.9 trang 68 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.10 trang 68 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.11 trang 68 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.12 trang 69 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.13 trang 69 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.14 trang 69 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.15 trang 69 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.16 trang 69 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.17 trang 70 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.18 trang 70 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.19 trang 70 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.20 trang 70 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.21 trang 70 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.22 trang 71 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.23 trang 71 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.24 trang 71 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.25 trang 71 SBT Vật lý 12
Bài tập 25.26 trang 72 SBT Vật lý 12
Bài tập 1 trang 193 SGK Vật lý 12 nâng cao
Bài tập 2 trang 193 SGK Vật lý 12 nâng cao
5. Hỏi đáp Bài 25 Chương 5 Vật lý 12
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 12 HỌC247
