Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời 3 bức xạ đơn sắc có bước sóng là \({\lambda _1} = {\rm{ }}0,42\mu m\) , \({\lambda _2} = {\rm{ }}0,56\mu m\) và \({\lambda _3} = {\rm{ }}0,63\mu m\) . Trên màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm, nếu vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng thì số vân sáng quan sát được:
Trả lời bởi giáo viên
- Vị trí trùng nhau của 3 bức xạ:
\(\begin{array}{l}{x_1} = {x_2} = {x_3} \Rightarrow {k_1}.0,42 = {k_2}.0,56 = {k_3}.0,63 \Rightarrow 6{k_1} = 8{k_2} = 9{k_3}\\BCNN(6;8;9) = 72 \Rightarrow {k_1}:{k_2}:{k_3} = 12:9:8 \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{k_1} = 12n\\{k_2} = 9n\\{k_3} = 8n\end{array} \right.\end{array}\)
Trong khoảng giữa hai vân sáng cùng màu với vân trung tâm có \(11\) vân sáng của bức xạ \(1\) ; \(8\) vân sáng của bức xạ \(2\) và \(7\) vân sáng của bức xạ \(3\)
- Số vân sáng trùng nhau của \({\lambda _1}\) và \({\lambda _2}\): \({k_1}{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} \Rightarrow \frac{{{k_1}}}{{{k_2}}} = \frac{{{\lambda _2}}}{{{\lambda _1}}} = \frac{{0,56}}{{0,42}} = \frac{4}{3} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{k_1} = 4.{n_1}\\{k_2} = 3{n_1}\end{array} \right.\)
=> Trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm có \(2\) vân trùng nhau của \({\lambda _1}\) và \({\lambda _2}\) (ứng với \({n_1} = 1;2\))
- Số vân sáng trùng nhau của \({\lambda _1}\) và \({\lambda _3}\): \({k_1}{\lambda _1} = {k_3}{\lambda _3} \Rightarrow \frac{{{k_1}}}{{{k_3}}} = \frac{{{\lambda _3}}}{{{\lambda _1}}} = \frac{{0,63}}{{0,42}} = \frac{3}{2} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{k_1} = 3{n_2}\\{k_3} = 2{n_2}\end{array} \right.\)
=> Trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm có \(3\) vân trùng nhau của \({\lambda _1}\) và \({\lambda _2}\) (ứng với \({n_2} = 1;2;3\) )
- Số vân sáng trùng nhau của \({\lambda _2}\) và \({\lambda _3}\): \({k_2}{\lambda _2} = {k_3}{\lambda _3} \Rightarrow \frac{{{k_2}}}{{{k_3}}} = \frac{{{\lambda _3}}}{{{\lambda _2}}} = \frac{{0,63}}{{0,56}} = \frac{9}{8} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{k_2} = 9{n_3}\\{k_3} = 8{n_3}\end{array} \right.\)
=> Trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm không có vân trùng nhau của \({\lambda _2}\) và \({\lambda _3}\)
- Vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là \(1\)
=> Số vân sáng quan sát được: \(N{\rm{ }} = {\rm{ }}11{\rm{ }} + {\rm{ }}8{\rm{ }} + {\rm{ }}7{\rm{ }}-{\rm{ }}5{\rm{ }} = {\rm{ }}21\)
Hướng dẫn giải:
Sử dụng lí thuyết về giao thoa ánh sáng
+ Sử dụng điều kiện của các bức xạ trùng nhau: \({k_1}{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} = {k_3}{\lambda _3}\)
+ Xác định số vân sáng trùng nhau của các cặp bước sóng
+ Xác định số vân sáng quan sát được trên màn