Sự nhiễu xạ - Giao thoa ánh sáng
Kỳ thi ĐGNL ĐHQG Hồ Chí Minh
Hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn:
Hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn kết hợp.
Ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng để đo:
Ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng để đo bước sóng ánh sáng
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nếu thay ánh sáng đơn sắc màu lam bằng ánh sáng đơn sắc màu vàng và giữ nguyên các điều kiện khác thì trên màn quan sát
Khoảng vân: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)
Khi thay ánh sáng lam bằng ánh sáng vàng: λvàng > λlam i tăng
Trong một thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, bước sóng ánh sáng đơn sắc là 600nm, khoảng cách giữa hai khe hẹp là 1mm. Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2m. Khoảng vân quan sát trên mà có giá trị bằng:
Ta có: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = {600.10^{ - 9}}.\dfrac{2}{{{{10}^{ - 3}}}} = 1,{2.10^{ - 3}}m = 1,2mm\)
Khoảng cách từ vân sáng bậc 5 đến vân sáng bậc 9 ở cùng phía với nhau so với vân sáng trung tâm là:
=> Khoảng cách từ vân sáng bậc 5 đến vân sáng 9 là: 4i
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc khoảng cách giữa hai khe là 1 (mm), khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,5(m). Tại điểm M trên màn quan sát cách vân trung tâm 9(mm) có vân sáng bậc 10. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là:
Ta có:
Tại M - vân sáng bậc 10 => xM = 10i
\( \to {x_M} = 10i = 10\dfrac{{\lambda D}}{a} \to \lambda = \dfrac{{{\rm{a}}{{\rm{x}}_M}}}{{10.D}} = \dfrac{{{{10}^{ - 3}}{{.9.10}^{ - 3}}}}{{10.1,5}} = {6.10^{ - 7}} = {600.10^{ - 9}}m\)
Khoảng cách từ vân sáng bậc 4 bên này đến vân sáng bậc 5 bên kia so với vân sáng trung tâm là:
Khoảng cách giữa vân sáng bậc 4 và vân sáng bậc 5 ở bên kia so với vân sáng trung tâm là: d = 4i + 5i = 9i
Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng khoảng cách giữa hai khe là a = 2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 1 m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μm. Khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 và vân sáng bậc 5 ở hai bên so với vân sáng trung tâm là:
Khoảng vân: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{0,5.1}}{2} = 0,25mm\)
Khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 và vân sáng bậc 5 ở hai bên vân trung tâm là : d = 3i + 5i = 8i = 2 mm
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa của ánh sáng đơn sắc, hai khe hẹp cách nhau \(1 mm\), mặt phẳng chứa hai khe cách màn quan sát \(1,5 m\). Khoảng cách giữa \(5\) vân sáng liên tiếp là \(3,6 mm\). Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm này bằng:
Khoảng cách giữa \(5\) vân sáng liên tiếp là \(3,6 mm = 4i\)
=> khoảng vân \(i = \dfrac{{3,6}}{4} = 0,9mm=0,9.10^{-3}m\)
Ta có: \(a=1mm=10^{-3}m\)
Bước sóng \(\lambda = \dfrac{{ia}}{D} = \dfrac{{0,9.10^{-3}.1.10^{-3}}}{{1,5}} =0,6.10^{-6}m= 0,6(\mu m)\)
Thực hiện thí nghiệm Y-âng trong không khí, thu được khoảng vân trên màn ℓà i = 0,6mm. Lặp ℓại thí nghiệm như trên nhưng trong nước chiết suất 4/3 thì đo được khoảng vân trên màn ℓà
Gọi i là khoảng vân trong không khí: \(i = \dfrac{{{\lambda _{kk}}D}}{a}\)
i’: là khoảng vân trong nước: \(i' = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{{\lambda _{kk}}D}}{{na}} = \dfrac{i}{n} = \frac{{0,6}}{{\dfrac{4}{3}}} = 0,45mm\)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, trên màn quan sát thu được khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp là L. Tịnh tiến màn 36 cm theo phương vuông góc với màn tới vị trí mới thì khoảng cách giữa 11 vân sáng liên tiếp cũng là L. Khoảng cách giữa màn và mặt phẳng chứa hai khe lúc đầu là
Ta có:
+ Khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp: \(8i = L \Rightarrow i = \dfrac{L}{8}\)
+ Khoảng cách giữa 11 vân sáng liên tiếp: \(10i' = L \Rightarrow i' = \dfrac{L}{{10}}\)
Lại có: \(\left\{ \begin{array}{l}i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\\i' = \dfrac{{\lambda \left( {D - 0,36} \right)}}{a}\end{array} \right.\)
Lấy \(\dfrac{{i'}}{i} = \dfrac{{D - 0,36}}{D} = \dfrac{{\dfrac{L}{{10}}}}{{\dfrac{L}{8}}} = 0,8 \Rightarrow D = 1,8m\)
Đề thi THPT QG - 2020
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa 4 vân sáng liên tiếp trên màn quan sát là 2,4 mm. Khoảng vân trên màn là
Đề thi thử THPT chuyên Lam Sơn - 2021
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh là 1m, khoảng vân đo được là 2mm. Bước sóng ánh sáng này là
Ta có khoảng vân \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)
\( \Rightarrow \lambda = \dfrac{{ai}}{D} = \dfrac{{0,{{3.10}^{ - 3}}{{.2.10}^{ - 3}}}}{1} = {6.10^{ - 7}}m\)
