Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng một nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc

55 lượt xem

Với giải Bài 3 trang 55 Vật lí lớp 11 Chân trời sáng tạo chi tiết trong Bài 8: Giao thoa sóng giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 8: Giao thoa sóng

Bài 3 trang 55 Vật Lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng một nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là 400 nm và 600 nm. Biết khoảng cách giữa hai khe là 0,2 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,5 m.

a) Tính khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ba cùng phía với vân trung tâm.

b) Vân trung tâm có màu gì? Tìm khoảng cách gần nhất của một vân cùng màu với vân trung tâm cho đến vân trung tâm này.

Lời giải:

a) Xét cùng một phía với vân trung tâm.

Vị trí vân sáng bậc ba của bước sóng 400 nm là:

$x_{s 3} (λ_{1}) = 3 \frac{λ_{1} D}{a} = 3. \frac{{400.10}^{- 9} .1, 5}{0, {2.10}^{- 3}} = {9.10}^{- 3} m = 9 m m$

Vị trí vân sáng bậc ba của bước sóng 600 nm là:

$x_{s 3} (λ_{2}) = 3 \frac{λ_{2} D}{a} = 3. \frac{{600.10}^{- 9} .1, 5}{0, {2.10}^{- 3}} = 0, 0135 m = 13, 5 m m$

Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ba cùng phía với vân trung tâm:

$Δ x = 13, 5 - 9 = 4, 5 m m$

b) Vân trung tâm có màu pha trộn giữa màu của 2 ánh sáng có các bước sóng trên.

Vị trí vân trung tâm chính là vị trí trùng nhau đầu tiên của 2 vân sáng do 2 ánh sáng đơn sắc có các bước sóng trên tạo ra.

Vị trí vân sáng gần nhất cùng màu với vân trung tâm chính là vị trí vân sáng trùng nhau tiếp theo của hệ 2 ánh sáng đơn sắc trên tạo ra.

Điều kiện để hai vân sáng trùng nhau là:

$x_{s 1} = x_{s 2} \Leftrightarrow k_{1} \frac{λ_{1} D}{a} = k_{2} \frac{λ_{2} D}{a} \Leftrightarrow k_{1} λ_{1} = k_{2} λ_{2} \Leftrightarrow \frac{k_{1}}{k_{2}} = \frac{λ_{2}}{λ_{1}}$

Khi đó: $\frac{k_{1}}{k_{2}} = \frac{λ_{2}}{λ_{1}} = \frac{600}{400} = \frac{3}{2}$ tức là ngoài vị trí vân sáng trung tâm thì vị trí vân sáng trùng nhau tiếp theo tương ứng với vân sáng bậc 3 của bước sóng 400 nm và vân sáng bậc 2 của bước sóng 600 nm.

Khi đó khoảng cách từ vân sáng gần nhất cùng màu với vân trung là: $x = i_{\equiv} = 3 i_{1} = 2 i_{2}$

Thay số: $x = 3. \frac{λ_{1} D}{a} = 9 m m$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 11 Sách chân trời sáng tạo