CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA
VỚI ÁNH SÁNG ĐA SẮC
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1. Vị trí vân sáng trùng:
k1i1 = k2i2= ... ⇒k1. λ1 = k2.λ2 …
\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{{{k_1}}}{{{k_2}}} = \frac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _1}}} = \frac{m}{n}\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} {k_1} = 0; \pm m; \pm 2m;...\\ {k_2} = 0; \pm m; \pm 2m;... \end{array} \right. \end{array}\)
- Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau:
\(x = {k_1}\frac{{{\lambda _1}{D_{}}}}{a} = {k_2}\frac{{{\lambda _2}{D_{}}}}{a} = {k_3}\frac{{{\lambda _3}{D_{}}}}{a} = ... = {k_n}\frac{{{\lambda _n}{D_{}}}}{a}\)
=> 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
\({k_1} = \frac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _2}}}{k_2} = \frac{5}{6}{k_2}\)
Vì k1, k2 là các số nguyên, nên ta chọn được k2 là bội của 6 và k1 là bội của 5
Các giá trị k1 và k2 có thể là: 10 và 12; 15 và 18; 20 và 24; 25 và 30; …
2. Khoảng vân trùng
- Là 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)
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Trong thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc: λ1(tím) = 0,4 μm, λ2(lam) = 0,48 μm, λ3(đỏ) = 0,72 μm. Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm có 35 vân màu tím. Số vân màu lam và vân màu đỏ nằm giữa hai vân sáng liên tiếp kể trên là
A. 27 vân lam, 15 vân đỏ
B. 30 vân lam, 20 vân đỏ
C. 29 vân lam, 19 vân đỏ
D. 31 vân lam, 21 vân đỏ
Giải
- Ta có:
i1/i2 = λ1/λ2 = 5/6 = a/b ; i1/i3 = λ1/λ3 = 5/9 = c/d
- Khoảng vân trùng của 3 bức xạ là:
itrùng = bdi1 = adi2 = bci3 ⇔ 54i1 = 45i2 = 30i3 (tối giản)
Suy ra: itrùng = 36i1 = 30i2 = 20i3 (1)
- Từ (1) số vân sáng của các bức xạ trong khoảng vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm:
+ Vân sáng của màu tím là: N1 = 36 – 1 = 35 vân
+ Vân sáng của màu lam là: N2 = 30 – 1 = 29 vân
+ Vân sáng của màu đỏ là: N3 = 20 – 1 = 19 vân.
- Chọn C.
III. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Trong thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc: λ1 = 0,42 μm(màu tím); λ2 = 0,56 μm (màu lục); λ3 = 0,70 μm (màu đỏ). Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm quan sát được vân quan sát được bao nhiêu vân màu tím, màu lục và màu đỏ?
A. 15 vân tím; 11 vân lục; 9 vân đỏ.
B.11 vân tím; 9 vân lục; 7 vân đỏ
C. 19 vân tím; 14 vân lục; 11 vân đỏ
D. 12 vân tím; 8 vân lục; 6 vân đỏ
Câu 2: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng có a = 1mm D = 1m. Khe S được chiếu đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 400nm; λ2 = 500nm ; λ3 = 600nm Gọi M là điểm nằm trong vùng giao thoa trên màn quan sát cách vị trí trung tâm O một khoảng 7mm. Tổng số vân sáng đơn sắc của ba bức xạ quan sát được trên đoạn OM là
A.19 B.25 C.31 D.42
Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 1m. Chiếu đồng thời 3 bức xạ vào 2 khe hẹp có bước sóng λ1 = 0,4 μm, λ2 = 0,56 μm và λ3 = 0,6 μm. M và N là hai điểm trên màn sao cho OM = 21,5mm, ON = 12mm (M và N khác phía so với vân sáng trung tâm). Số vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm (kể cả vân sáng trung tâm) trên đoạn MN là
A. 7. B. 4. C. 5. D. 6.
Câu 4: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young. Ánh sáng sử dụng gồm ba bức xạ đỏ, lục, lam có bước sóng lần lượt là: λ1 = 0,64 μm, λ2 = 0,54 μm, λ3 = 0,48 μm. Vân sáng đầu tiên kể từ vân sáng trung tâm có cùng màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc mấy của vân sáng màu lục?
A. 24 B. 27 C. 32 D. 18
Câu 5: Trong thí nghiệm khe Young về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ra đồng thời ba ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt: 0,40 μm (màu tím), 0,48 μm (màu lam) và 0,72 μm (màu đỏ). Giữa 2 vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm có bao nhiêu vân có màu đơn sắc lam và bao nhiêu vân có màu đơn sắc đỏ:
A. 11 vân lam, 5 vân đỏ.
B. 8 vân lam, 4 vân đỏ.
C. 10 vân lam, 4 vân đỏ.
D. 9 vân lam, 5 vân đỏ.
Câu 6: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, trong vùng MN trên màn quan sát, người ta đếm được 21 vân sáng với M và N là hai vân sáng khi dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,45 μm. Giữ nguyên điều kiện thí nghiệm, khi dùng nguồn sáng đơn sắc khác với bước sóng λ2 = 0,60 μm thì số vân sáng trong miền đó là
A. 18 B. 15 C. 16 D. 17
...
---Để xem đầy đủ nội dung Bài tập trắc nghiệm, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Chuyên đề Giải bài tập Giao thoa với ánh sáng đa sắc môn Lý 12 năm học 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi 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.
Chúc các em học tập tốt !
