CHUYÊN ĐỀ GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA
VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
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:
\({x_o} = k\frac{{\lambda D}}{a} \Rightarrow \lambda = \frac{{{x_o}.a}}{{kD}}\)
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,
\( \Rightarrow \frac{{{x_o}.a}}{{{\lambda _2}D}} \le k \le \frac{{{x_o}.a}}{{{\lambda _1}D}};(k \in Z)\)
- 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:
\(\begin{array}{l} x = (2k + 1)\frac{{\lambda D}}{{2a}} = {x_0}\\ \Rightarrow \lambda = \frac{{2a.{x_o}}}{{(2k + 1)D}} \end{array}\)
Với điều kiện:
\(\begin{array}{l} {\lambda _1} \le \lambda \le {\lambda _2}\\ \Leftrightarrow {\lambda _1} \le \frac{{2a.{x_o}}}{{(2k + 1)D}} \le {\lambda _2}\\ \Rightarrow \frac{{2a.{x_o}}}{{{\lambda _2}D}} \le (2k + 1) \le \frac{{2a.{x_o}}}{{{\lambda _1}D}};(k \in Z) \end{array}\)
Thay các giá trị k tìm được vào :
\(\lambda = \frac{{2a.{x_o}}}{{(2k + 1)D}}\)
=> đây là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại xo.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
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?
Giải
Ta có:
\(\begin{array}{l} {x_M} = {x_M} = k\frac{{\lambda D}}{a}\\ \Rightarrow \lambda = \frac{{{x_M}.a}}{{kD}} = \frac{{{{0,8.10}^{ - 3}}{{.3.10}^{ - 6}}}}{{2k}} = \frac{{{{1,2.10}^{ - 6}}}}{k} \end{array}\)
Mà:
\(\begin{array}{l} {380.10^{ - 9}} \le \frac{{{{1,2.10}^{ - 6}}}}{k} \le {760.10^{ - 9}}\\ \Leftrightarrow 3,15 \ge k \ge 1,57\\ \Rightarrow k = 2;3. \end{array}\)
Vậy:
k=2 thì λ=0,6.10-6m=0,6μm
k=3 thì λ=0,4.10-6m=0,4μm
3. BÀI TRẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng, khoảng cách 2 khe a = 1 mm, khoảng cách từ hai khe tới màn D = 1 m. Chiếu vào khe S ánh sáng trắng có bước sóng thỏa mãn 0,39 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm. Trên bề rộng L = 2,34 mm của màn ảnh (vân trắng trung tâm ở chính giữa), số vân sáng màu có λ = 0,585 μm quan sát thấy là:
A. 3 B. 2 C. 4 D. 5
Câu 2: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời 2 bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 4410Ao và λ2. Trên màn trong khoảng giữa 2 vân sáng liên tiếp có màu giống màu của vân trung tâm còn có 9 vân sáng khác. Biết rằng 0,38 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm. Giá trị của λ2 bằng:
A. 7717,5 Å B. 5512,5 Å
C. 3675,0 Å D. 5292,0 Å
Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng có bước sóng λ từ 0,4 μm đến 0,7 μm. Khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp là a = 2mm, từ hai nguồn đến màn là D = 1,2m tại điểm M cách vân sáng trung tâm một khoảng xM = 1,95 mm có những bức xạ nào cho vân sáng
A. có 1 bức xạ B. có 3 bức xạ
C. có 8 bức xạ D. có 4 bức xạ
Câu 4: Trong thí nghiệm giao thoa áng sáng dùng khe I-âng, khoảng cách 2 khe a = 1mm, khoảng cách hai khe tới màn D = 2m. Chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng thỏa mãn 0,39 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm. Khoảng cách gần nhất từ nơi có hai vạch màu đơn sắc khác nhau trùng nhau đến vân sáng trung tâm ở trên màn là
A. 3,24mm B. 2,40 mm
C. 1,64mm D. 2,34mm
Câu 5: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng. Lần thứ nhất, ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 2 loại bức xạ λ1 = 0,56 μm và λ2 với 0,67 μm < λ2 < 0,74 μm, thì trong khoảng giữa hai vạch sáng gần nhau nhất cùng màu với vạch sáng trung tâm có 6 vân sáng màu đỏ λ2. Lần thứ 2, ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 3 loại bức xạ λ1, λ2 và λ3, với λ3 = 7λ2/12, khi đó trong khoảng giữa 2 vạch sáng gần nhau nhất và cùng màu với vạch sáng trung tâm còn có bao nhiêu vạch sáng đơn sắc khác ?
A. 25 B. 23 C. 21 D.19.
Câu 6: Trong thí nghiệm Y-âng, hai khe được chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc, trong đó một bức xạ λ1 = 450 nm, còn bức xạ λ2 có bước sóng có giá trị từ 600 nm đến 750 nm. Trên màn quan sát, giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng màu với vân trung tâm có 6 vân sáng màu của bức xạ λ1. Giá trị của λ2 bằng:
A. 630nm B. 450nm
C. 720nm D. 600nm
...
---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 trắng 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 !
