Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VI: Tính chất sóng của ánh sáng

Chia sẻ: T N | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:14

0
161
lượt xem
42
download

Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VI: Tính chất sóng của ánh sáng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_chương vi: tính chất sóng của ánh sáng', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Phân loại và phương pháp giải nhanh vật lý_Chương VI: Tính chất sóng của ánh sáng

  1. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña ¸nh s¸ng PhÇn I: kiÕn thøc c¬ b¶n A d1 x S1 d2 d' 1 a S O d' 2 S2 D' D λD 1. VÞ trÝ v©n s¸ng bËc k: xS = ±k × a (1) 1 λD 2.VÞ trÝ v©n tèi bËc k+1:  xT = ± ( k + ) × 2 a (2) λD 3.Kho¶ng c¸ch gi÷a hai v©n s¸ng hoÆc hai v©n tèi c¹nh nhau:  i =   a (3) 4. Sè v©n trªn trêng giao thoa: L ­ Sè v©n s¸ng:  N S = 1 +   × 2  (L lµ bÒ réng trêng giao thoa)  2i  (4) L  ­ Sè v©n tèi:  N T = 2 + 0,5  2i  (5) 5. §iÒu kiÖn ®Ó v©n s¸ng bËc k1 cña ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ1 trïng víi   v©n s¸ng bËc k2 cña ¸nh s¸ng cã bíc sãng λ2:  xS 1 = xS 2 k k λ1 D λ D k1 λ 2 ⇔ k1 = k2 2 ⇒ = (6) a a k 2 λ1 6. T×m c¸c ¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã v©n s¸ng trïng víi vÞ trÝ cã to¹ ®é x   cho tríc: λD ax Gi¶ xö t¹i to¹ ®é x cã v©n s¸ng bËc k, ta cã:  x = k   ⇒k= a λD Do   ¸nh   s¸ng   trong   vïng   nh×n   thÊy   cã   bíc   sãng  λ min = 0,40 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm = λ max   ax ax ⇒ ≤k≤ (7) λmax D λ min D Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 100
  2. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng Do  k ∈ Z nªn ta cã b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña k vµ λ lµ: k k1 k2 … ax λ= kD 7. ChiÒu réng vïng quang phæ cña ¸nh s¸ng tr¾ng Víi ¸nh s¸ng tr¾ng, quang phæ lµ mét d¶i mµu biÕn ®æi liªn tôc: §á­  Da cam­ Vµng ­ Lôc ­ Lam ­ Chµm ­ TÝm. Kho¶ng c¸ch  ∆x k tõ v¹ch ®á bËc  k ®Õn v¹ch tÝm bËc K ®îc gäi lµ bÒ réng quang phæ bËc k. Ta cã: λd D λt D (λd − λt ) D ∆ k = x d − xtk = k x k −k =k (8) a a a 8. §é thay ®æi cña kho¶ng v©n khi  chiÕt suÊt cña m«i trêng ®Æt hÖ  giao thoathay ®æi. VËn tèc ¸nh s¸ng trong ch©n kh«ng lµ c, vËn tèc ¸nh s¸ng ®i trong  c m«i trêng chiÕt suÊt n lµ v tho¶ m∙n hÖ thøc   v = . Trong mäi trêng  n hîp, tÇn sè ¸nh s¸ng kh«ng ®æi. Ta cã: c v1 v 2 λ v n f = = = = ... = const  hay  1 = 1 = 2 = ... = const λ λ1 λ 2 λ 2 v 2 n1 (9) 9.   DÞch  chuyÓn   cña  hÖ  v©n   khi  nguån  S  di   chuyÓn   theo   ph¬ng  th¼ng   ®øng: A d1 x d' S1 d2 1 S y a O d' 2 D' S2 D XÐt   t¹i   A   cã   v©n   s¸ng   th×:  ay ax δ = (d ' 2 + d 2 ) − (d '1 + d 1 ) = (d ' 2 − d '1 ) + ( d 2 − d 1 ) = + = kλ D' D ay ax Dy NÕu t¹i A cã v©n s¸ng trung t©m: (k=0)   ⇒ + = kλ = 0 ⇒   x = −   D' D D' DÊu (­)   chøng tá v©n trung t©m dÞch chuyÓn ngîc chiÒu so víi S 1  Dy kho¶ng: x =   (10) D' 10. DÞch chuyÓn cña hÖ v©n khi ®Æt thªm b¶n máng e cã chiÕt suÊt n: Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 101
  3. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng A d1 e x S2 d2 d' 1 a S O d' 2 S1 D' D c VËn tèc ¸nh s¸ng truyÒn trong b¶n máng:  v = n Thêi gian ¸nh s¸ng ®i qua b¶n máng sÏ l©u h¬n so víi trêng hîp ¸nh  e e ne e e(n − 1) s¸ng truyÒn trong kh«ng khÝ:  ∆t = − = − = . §iÒu nµy t¬ng ®­ v c c c c ¬ng víi kÐo dµi qu∙ng ®êng d1 thµnh d*1. e(n − 1) d *1 = d 1 + ∆d = d 1 + ∆t × c = d 1 + × c = d 1 + e(n − 1) c XÐt t¹i A cã v©n s¸ng th×: ax δ = (d ' 2 + d 2 ) − ( d '1 + d *1 ) = (d ' 2 −d '1 ) + (d 2 − d *1 ) = 0 + (d 2 − d1 − e( n − 1) = − e(n − 1) = kλ D NÕu t¹i A cã v©n s¸ng trung t©m: (k=0) ax ⇒ − e(n − 1) = kλ = 0 ⇒ x = e(n −1) D > 0 (11) D a V©n trung t©m dÞch theo ph¬ng th¼ng ®øng vÒ  phÝa b¶n máng e ` 11. Giao thao ¸nh s¸ng víi lìng l¨ng kÝnh Fresnel: Gãc lÖch cña tia tíi vµ tia lã: α=A( n − ) (rad) 1 (12) A M (A lµ gãc chiÕt quang cña l¨ng  S1 kÝnh(rad); n lµ chiÕt suÊt chÊt lµm  I S α O l¨ng kÝnh). a S2 Kho¶ng c¸ch hai khe S1S2: N a = S1 S 2 = 2.d 1tgα ≈ 2.d1α = 2d1 A(n − 1) a = 1 S 2 = d 1 A( n − ) S 2 1 (13) d1 d2 D D=d1+d2 BÒ réng trêng giao thoa:  MN = 2.IO. A(n − 1) 12. Giao thao ¸nh s¸ng víi lìng thÊu kÝnh Billet: Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 102
  4. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng C«ng thøc thÊu kÝnh: 1 1 1 df d' f = + ;  d'= ;  d= (14) M f d d' d− f d '− f S1 S o1 I O O 'o2 a Kho¶ng c¸ch hai khe S1S2: S2 N d +d' a = S1 S 2 = O1O2 d (15) d d' D   13. Giao thao ¸nh s¸ng víi lìng g¬ng ph¼ng Fresnel Kho¶ng c¸ch hai khe S1S2: S M a =S1 S 2 =2 SO.α (16) S1 α (α lµ gãc nhá hîp bëi hai g¬ng  I 2α O (rad)). S2 BÒ réng trêng giao thoa: N D MN =2OI .α (17)   PhÇn II: c¸c d¹ng bµi tËp VÝ dô 1:  Trong thÝ nghiÖm giao tho¸ ¸nh s¸ng víi khe I©ng, kho¶ng  c¸ch gi÷a hai khe S1S2 b»ng 1mm, kho¶ng c¸ch tõ hai khe tíi mµn quan  s¸t D=2m. BÒ réng trêng giao thoa L=2,9cm. 1.   ChiÕu   vµo   hai   khe   ¸nh   s¸ng   ®¬n   s¾c   cã   bíc   sãng  λ=0,656µm.  TÝnh: a. VÞ trÝ v©n s¸ng bËc 3? b. VÞ trÝ v©n tèi bËc 5? c. Kho¶ng v©n? d. TÝnh sè v©n s¸ng vµ v©n tèi quan s¸t ®îc trªn mµn? 2. Thay ¸nh s¸ng ®¬n s¾c ban ®Çu b»ng nguån s¸ng cã ®ång thêi hai  bøc x¹ víi bíc sãng  λ1 = 0,55µm vµ  λ 2 = 0,66 µm a. T×m sè v©n s¸ng trïng nhau cña hai bøc x¹ ®ã trªn trêng giao  thoa? b. T×m kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a hai v©n s¸ng trïng nhau? 3. a.ChiÕu vµo hai khe S1S2  b»ng nguån ph¸t ¸nh s¸ng tr¾ng. T×m  nh÷ng bøc x¹ sao cho t¹i vÞ trÝ c¸ch v©n trung t©m 4,2mm t¹i ®ã cho  v©n s¸ng (biÕt ¸nh s¸ng tr¾ng cã bíc sãng  0,40µm≤λ≤0,76µm)? b. NÕu t¹i vÞ trÝ x=4,2m, ta khoÐt mét lç nhá ®Ó t¸ch ra tia s¸ng  cho ®i vµo khe cña m¸y quang phæ. Hái trªn buång ¶nh cña m¸y quang  phæ thu ®îc mÊy v¹ch s¸ng.  4. ChiÕu vµo hai khe I©ng S1, S2  ®ång thêi hai bøc x¹ cã bíc sãng  λ1 = 0,6 µm   vµ   bíc   sãng   λ 2   cha   biÕt.   Trong   kho¶ng   réng   L=2,9cm   trªn  mµn, ®Õm ®îc 41 v¹ch s¸ng, trong ®ã cã 5 v¹ch lµ kÕt qu¶ trïng nhau  cña hai hÖ v©n. TÝnh  λ 2  biÕt hai trong 5 v¹ch trïng nhau n»m ë ngoµi  cïng cña kho¶ng L. Bµi lµm Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 103
  5. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng λD 0,656.10 −3.2.10 3 1.a. VÞ trÝ v©n s¸ng bËc 3:  x = ± k = ±3 = ±3,936(mm) a 1 1 λD 0,656.10 −3.2.10 3 b. VÞ trÝ v©n tèi bËc k+1=5: x = ±(k + ) = ±4,5 = ±5,904( mm) 2 a 1 λD 0,656.10 −3.2.10 3 c. Kho¶ng v©n:  i = = = 1,312(mm) a 1 b.   Sè   v©n   s¸ng   quan   s¸t   trªn   trêng   giao   thoa: L  29  NS = 1+   × 2 = 1+   × 2 = 23  (v©n)  2i   2.1,312  L (Chó ý khi tÝnh b»ng m¸y tÝnh, ta nªn tÝnh riªng phÐp tÝnh  ®îc bao  2i nhiªu lÊy riªng phÇn nguyªn sau ®ã míi ®îc nh©n víi 2 råi céng thªm  1, nh thÕ ®Ó lo¹i trõ sai sè khi tÝnh to¸n phÇn nguyªn). L  29  Sè v©n tèi quan s¸t trªn trêng giao thoa: N T = 2 + 0,5 = 2 + 0,5 = 22   2i  2.1,312  (v©n). 2a. T×m sè v©n s¸ng trïng nhau trªn mµn:    Bíc 1:   T×m vÞ trÝ mµ v©n s¸ng cña hai bøc x¹ trïng nhau: λ1 D λ D k1 i 2 λ 2 Ta cã:  x S 1 ≡ x S 2 ⇔ k1i1 = k 2 i2    ⇔ k1 k1 k2 = k 2 2     ⇔ = = a a k 2 i1 λ1 k1 0,66 6 ⇔ = = k 2 0,55 5    2: T×m  gi¸   trÞ  lín   nhÊt  cã   thÓ  cã  cña   k1  hoÆc  k2  tõ  hÖ  thøc:  Bíc     L L ki ≤ ⇒ k ≤ 2i 2 λ D 0,55.10 −3.2.10 3 Ta cã  i1 = 1 = = 1,1( mm) a 1 L 29 k1 ≤ = = 13,18     ⇒ k1max = 13 .  2i1 2.1,1 VËy cã 5 vÞ trÝ v©n s¸ng trïng nhau trªn trêng giao thoa gåm: k1 0 ±6 ±1 2 k2 0 ±5 ±1 0 k1 i2 0,66 6 b. B   (Lµm gièng nh bíc 1 ë c©u a)  ⇒  íc 1 = = = k 2 i1 0,55 5    B   : C¸c v©n s¸ng trïng nhau cã to¹ ®é tho¶ m∙n hÖ thøc:   íc 2 x = k1i1 = k 2 i2 ⇒ ∆x min = 6i1 = 5i 2 ⇔ ∆x min = 6i1 = 6.1,1 = 6,6(mm) 3a. T×m c¸c ¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã v©n s¸ng trïng víi vÞ trÝ cã to¹ ®é  x=4,2mm Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 104
  6. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng Gi¶ xö t¹i to¹ ®é x=4,2mm cã v©n s¸ng bËc k cña bøc x¹ víi bíc sãng  ax ax λ, vËn dông hÖ thøc (7) ta cã:  ≤k≤   λ max D λ min D 1.4,2 1.4,2 ⇔ −3 ≤k≤ ⇔ 2,76 ≤ k ≤ 5,25 0,76.10 .2.10 3 0,4.10 −3.2.10 3 Do  k ∈ Z nªn ta cã b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña k vµ λ lµ:  k 3 4 5 ax λ= ( µm) 0,700 0,525 0,420 kD 3b. T¹i vÞ trÝ cña lç khoÐt cã sù chång chËp cña 3 ¸nh s¸ng ®¬n s¾c,  do ®ã tia s¸ng ®i vµo khe cña m¸y quang phæ sÏ bÞ ph©n t¸ch thµnh 3  v¹ch s¸ng ®¬n s¾c riªng rÏ trªn buång ¶nh cña m¸y quang phæ. 4. Kho¶ng v©n ®èi víi bíc sãng  λ1 : λ1 D 0,6.10 −3.2.10 3 i1 = = = 1,2(mm) a 1 Sè v©n s¸ng cña bíc sãng  λ1 quan s¸t ®îc trªn mµn: L  29  NS = 1+   × 2 = 1+  1  × 2 = 25 (v©n)  2i1   2.1,2  Trong 45 v©n s¸ng ®Õm ®îc trªn mµn th× cã 5 v©n trïng nhau chØ ®îc  ®Õm mét lÇn. VËy sè v©n s¸ng thùc tÕ riªng rÏ do c¶ hai bøc x¹ ph¸t  ra lµ: N S + N S = 41 + 5 = 46 (v©n) 1 2 Sè v©n s¸ng do bøc x¹  λ 2  ph¸t ra lµ:  N S = 46 − N S = 46 − 25 = 21 (v©n) 2 1 Do cã hai v©n trïng nhau n»m ë mÐp ngoµi cïng cña kho¶ng L, do ®ã:  L  L 29 NS = 1+   × 2 = 1+ 1 × 2 = 1+ × 2 = 21 (v©n)  2i 2  2i 2 2.i 2 29 i2 a 1,45.1 ⇒ i2 = = 1,45(mm) ⇒ λ2 = = 3 = 0,725.10 −3 (mm) = 0,725( µm) 20 D 2.10 VÝ dô 2:  TiÕn hµnh giao thoa b»ng ¸nh s¸ng tæng hîp cña hai bøc x¹  cã  λ1 = 0,5µm ,  λ 2 = 0,4µm . Kho¶ng c¸ch gi÷a hai khe I©ng lµ 2mm, kho¶ng  c¸ch   tõ   hai   khe   ®Õn   mµn   quan   s¸t   lµ   2m.   BÒ   réng   trêng   giao   thoa  L=1,3cm. Hái trªn trêng giao thoa quan s¸t thÊy bao nhiªu v©n s¸ng? A. 53 v©n s¸ng.  B. 60 v©n s¸ng.  C. 69 v©n s¸ng.  D.  41  v©n s¸ng.             Bµi lµm: λ1 D 0,5.10 −3.2.103 Kho¶ng v©n do bøc x¹ λ 1 sinh ra:  i1 = = = 0,5mm . a 2 λ2 D 0,4.10 −3.2.103 Kho¶ng v©n do bøc x¹ λ 1 sinh ra:  i2 = = = 0,4mm a 2 Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 105
  7. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng Sè   v©n   s¸ng   do   bøc   x¹   cã   bíc   sãng  λ 1  t¹o   ra   lµ: L  13  N1 =  .2 + 1 =  .2 + 1 = 27 (v©n s¸ng).  2i1   2.0,5  Sè   v©n   s¸ng   do   bøc   x¹   cã   bíc   sãng  λ 2 t¹o   ra   lµ:   L  13  N 2 =  .2 + 1 =  .2 + 1 = 33 (v©n s¸ng).  2i2   2.0,4  Trong c¸c v©n quan s¸t ®îc trªn mµn, sÏ cã c¸c v©n cña hai bøc x¹  trªn trïng nhau. VÞ trÝ c¸c v©n trïng nhau ®îc x¸c ®Þnh tõ hÖ thøc:  k1 λ2 4 = = . k 2 λ1 5 L 13 Trong ®ã gi¸ trÞ lín nhÊt cña k1 tháa m∙n hÖ thøc:  k1 max ≤ = = 13 . 2i1 2.0,5 VËy cã 7 v©n s¸ng trïng nhau cã bËc ®îc lËp nh trong b¶ng sau: k 0 ± ±8 ±1 1 4 2 k 0 ± ±1 ±1 2 5 0 5 Sè v©n s¸ng quan s¸t ®îc trªn mµn lµ:  N = N1 + N 2 − 7 = 53 (v©n s¸ng). VÝ   dô   3:  TiÕn   hµnh   giao   thoa   b»ng   ¸nh   s¸ng   ®¬n   s¾c   cã   bíc   sãng  λ = 0,6 µm . Kho¶ng c¸ch gi÷a hai khe I©ng lµ 1mm, kho¶ng c¸ch tõ hai  khe ®Õn mµn quan s¸t lµ 1,5m. Mét ®iÓm M trªn trêng giao thoa c¸ch  v©n trung t©m mét kho¶ng 1,8mm vµ mét ®iÓm N trªn trêng giao thoa  c¸ch v©n trung t©m mét kho¶ng 5,4mm. (M,N ë cïng mét bªn so víi v©n  trung t©m). 1. Hái trong ®o¹n MN quan s¸t thÊy bao nhiªu v©n s¸ng? 2. Hái trong ®o¹n MN quan s¸t thÊy bao nhiªu v©n tèi? A. 8 v©n s¸ng; 9 v©n tèi.  B. 7 v©n s¸ng; 8 v©n tèi. C. 9 v©n s¸ng; 8 v©n tèi. D. 8 v©n s¸ng; 8 v©n tèi. Bµi lµm Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c v©n s¸ng trªn mµn:  i = λD 0,6.10−3.1,5.103 = = 0,45mm . a 2 BÒ réng ®o¹n MN lµ: MN=OM­ON=5,4­1,8=3,6mm. Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 106
  8. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng 1.   Sè   v©n   s¸ng   quan   s¸t   ®îc   trong   ®o¹n   MN   lµ:   MN   3,6  NS =  .2 + 1 =  2.0,45 .2 + 1 = 9 (v©n).  2i    2.   Sè   v©n   tèi   quan   s¸t   ®îc   trong   ®o¹n   MN   lµ:   MN   3,6  NT =  + 0,5.2 =  + 0,5.2 = 8 (v©n).  2i   2.0,45  VÝ dô 4:  Trong thÝ nghiÖm giao tho¸ ¸nh s¸ng víi khe I©ng, kho¶ng  c¸ch   gi÷a   hai  khe   S1S2  b»ng  0,5mm,   kho¶ng   c¸ch   tõ  hai  khe   tíi  mµn  quan s¸t D=2m.  Kho¶ng c¸ch gi÷a 6 v©n s¸ng liªn tiÕp c¹nh nhau lµ  1,2cm. 1. TÝnh bíc sãng cña ¸nh s¸ng? 2. Thay chïm s¸ng ®¬n s¾c b»ng chïm ¸nh s¸ng tr¾ng. TÝnh chiÒu réng  cña quang phæ bËc 1 vµ quang phæ bËc 3 trªn mµn ¶nh (biÕt ¸nh s¸ng  tr¾ng cã bíc sãng  0,40µm≤λ≤0,76µm)? 3. L¹i dïng ¸nh s¸ng ®¬n s¾c nãi ë c©u 1. Ch¾n sau khe S 1  b»ng mét  tÊm thuû tinh ph¼ng rÊt máng, chiÕt suÊt n=1,5, thÊy v©n s¸ng chÝnh  gi÷a  bÞ dÞch  chuyÓn  ®Õn  vÞ trÝ  cña v©n  s¸ng bËc  20 ban  ®Çu.  TÝnh  chiÒu dµy cña b¶n thuû tinh. Bµi lµm 1.   Gi÷a   6   v©n   s¸ng   c¹nh   nhau   cã   5   kho¶ng   v©n,   vËy:   5i = 1,2cm 1,2 ⇒i= = 0,24cm = 2,4mm 5 ia 2,4.0,5 λ= = = 0,6.10 3 ( mm) = 0,6( µm) D 2.10 3 2.ChiÒu   réng   quang   phæ   bËc   k=1   lµ   :  k (λ d − λt ) D 1.(0,76 − 0,4).10 −3.2.10 3 ∆x = K = = 1,44(mm) a 0,5 ChiÒu   réng   quang   phæ   bËc   k=3   lµ:  k (λ d − λt ) D 3.(0,76 − 0,4).10 .2.10 −3 3 ∆x K = = = 4,32(mm) a 0,5 3.  VÞ trÝ cña v©n s¸ng bËc 20 lµ:  x 20 = ki = 20i = 20.2,4 = 48(mm) Gäi e lµ chiÒu dµy cña b¶n máng, th× ®é dÞch chuyÓn cña kho¶ng v©n  lµ: e(n − 1) D ax 0,5.48 x= = 48 ⇒e= = = 24.10 −3 (mm) = 24( µm) a (n − 1) D (1,5 − 1).2.10 3 VÝ dô 5:  Trong thÝ nghiÖm giao thoa ¸nh s¸ng víi khe I©ng, kho¶ng  c¸ch   gi÷a   hai  khe   S1S2  b»ng  0,2mm,   kho¶ng   c¸ch   tõ  hai  khe   tíi  mµn  quan s¸t D=1m.  1.  Kho¶ng  c¸ch  tõ v©n s¸ng  trung  t©m  ®Õn v©n  s¸ng bËc  10 lµ 3mm.  TÝnh bíc sãng cña ¸nh s¸ng giao thoa. Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 107
  9. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng 2. DÞch chuyÓn nguån s¸ng S mét ®o¹n 2mm theo ph¬ng vu«ng gãc víi  trôc ®èi xøng cña hÖ, th× hÖ thèng v©n trªn mµn sÏ dÞch chuyÓn nh  thÕ nµo? BiÕt kho¶ng c¸ch tõ nguån s ®Õn hai khe S1S2 lµ D'=20cm. Bµi lµm 1. Tõ v©n s¸ng trung t©m ®Õn v©n s¸ng thø 10 cã 10 kho¶ng v©n, vËy: λD 3 ia 3.0,2 i= = = 0,3(cm) = 3(mm) ⇒λ = = = 0,6.10 −3 (mm) = 0,6( µm) a 10 D 1.10 3 Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 108
  10. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng 2.   Khi   dÞch   chuyÓn   nguån   s¸ng   S   mét   kho¶ng   2mm,   th×   theo   hÖ   thøc  (10) ta cã: Dy 1.10 3.2  x = = = 10(mm) D' 200 VÝ dô 6: Trong thÝ nghiÖm víi lìng l¨ng kÝnh Fresnel, kho¶ng c¸ch tõ  nguån s¸ng ®¬n s¾c cã bíc sãng  λ=0,6µm ®Õn lìng l¨ng kÝnh lµ 20cm;  kho¶ng c¸ch tõ lìng l¨ng kÝnh tíi mµn quan s¸t lµ 180cm; gãc chiÕt  quang cña lìng l¨ng kÝnh A=0,01rad vµ chiÕt suÊt cña lìng l¨ng kÝnh  n=1,5. 1. TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a hai nguån s¸ng kÕt hîp vµ chiÒu réng cña  trêng giao thoa quan s¸t trªn mµn. 2. TÝnh kho¶ng v©n vµ sè v©n tèi xuÊt hiÖn trªn mµn. 3.   Thay   nguån   s¸ng   ®¬n   s¾c   b»ng   nguån   ¸nh   s¸ng   tr¾ng  (0,4µm≤λ≤0,76µm). T×m tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn ®¬n s¾c trong ¸nh s¸ng  tr¾ng   cho   v©n   s¸ng   t¹i   ®iÓm   M   c¸ch   v©n   trung   t©m   mét   kho¶ng   b»ng  3,3mm. Bµi lµm 1.   Kho¶ng   c¸ch   hai   khe   S1S2:  a = S1 S 2 = 2d1 A(n − 1) = 2.20.0,01(1,5 − 1) = 0,2(cm) = 2(mm) BÒ   réng   trêng   giao   thoa:  MN = 2.IO. A(n − 1) = 2.180.0,01.(1,5 − 1) = 1,8(cm) = 18( mm) λD 0,6.10 −3 (1800 + 200) 2. Kho¶ng v©n:  i = = = 0,6(mm) a 2 L  18  Sè v©n s¸ng:  N S =  .2 + 1 =  .2 + 1 = 31 (v©n)  2i   2.0,6  L   18  Sè v©n tèi:  N S = 2. + 0,5 = 2. + 0,5 = 30 (v©n)  2i   2.0,6  3. T×m c¸c ¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã v©n s¸ng trïng víi vÞ trÝ cã to¹ ®é  x=3,3mm Gi¶ xö t¹i to¹ ®é x=3,3mm cã v©n s¸ng bËc k cña bøc x¹ víi bíc sãng  ax ax λ, vËn dông hÖ thøc (7) ta cã:  ≤k≤   λ max D λ min D 2.3,3 2.3,3 ⇔ −3 ≤k≤ ⇔ 4,34 ≤ k ≤ 8,25 0,76.10 .2.10 3 0,4.10 −3.2.10 3 Do  k ∈ Z nªn ta cã b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña k vµ λ lµ: k 5 6 7 8 ax λ= ( µm) 0,660 0,550 0,471 0,412 kD VÝ dô 7: Mét thÊu kÝnh héi tô O cã tiªu cù f=20cm,  ®êng kÝnh r×a  kÝnh l=3cm ®îc ca lµm ®«i theo trôc chÝnh råi ®a c¸ch xa nhau mét  kho¶ng O1O2=2mm. Mét khe hÑp S ®Æt trªn trôc chÝnh ban ®Çu, ph¸t ¸nh  s¸ng ®¬n s¾c  λ = 0,546 µm  vµ c¸ch thÊu kÝnh mét kho¶ng d=60cm. Mµn høng  v©n giao thoa c¸ch hai nöa thÊu kÝnh mét kho¶ng S. Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 109
  11. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng 1.  Muèn quan  s¸t  ®îc v©n  giao thoa  th×  S  tèi thiÓu  ph¶i  b»ng  bao  nhiªu? 2. Cho S=1,8m, tÝnh kho¶ng v©n vµ sè v©n nh×n thÊy? Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 110
  12. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng  Bµi lµm df 60.20 1.  d ' = = = 30(cm) d − f 60 − 20 O1O2 2 Kho¶ng c¸ch hai khe S1S2:  S1 S 2 = .(d + d ' ) = .(600 + 300) = 3(mm) d 600 Muèn mµn E høng ®îc v©n giao thoa th× mµn E ph¶i ®¹t bªn ph¶i ®iÓm  I, vËy: S ≥ OI IH S1 S 2 IH S1 S 2 IH 3 = ⇔ = ⇔ = ⇒ HI = 32,14(mm) = 3,214(cm) IO' l + e d '+ IH l + O1O2 300 + IH 30 + 2 ⇒ S min = OI = HI + d ' = 33,214(cm) 2. Kho¶ng v©n: λD 0,546.10 −3 (1800 − 300)  i = = = 0,273(mm) M a 3 S1 o1 I O S +d 1800 + 600 S O 'o2 H a L = MN = O1O2 . = 2. = 8(mm) S2 d 600 N Sè v©n sang quan s¸t trªn mµn:  L  8  N =  .2 + 1 =  .2 + 1 = 29 (v©n) d d' D  2i   2.0,273  S VÝ dô 8:  Cho hai g¬ng ph¼ng hîp víi nhau mét gãc  α. Kho¶ng c¸ch tõ  giao tuyÕn I cña hai g¬ng ®Õn nguån s¸ng S vµ mµn quan s¸t E lÇn lît  lµ   d1;   d2.   Nguån   s¸ng   S   ph¸t   ra   ¸nh   s¸ng   ®¬n   s¾c   cã   bíc   sãng   λ .  ThiÕt   lËp   biÓu   thøc   tÝnh   kho¶ng   v©n   vµ   sè   v©n   s¸ng   quan   s¸t   ®îc  trong trêng giao thoa? ¸p dông α=5.10­3 rad; d1=0,1m; d1=1m, λ = 0,50 µm . Bµi lµm Ta cã:  a = S1 S 2 = 2d1 sin α ≈ 2d1α S D = HO = d1 cos α + d 2 ≈ d1 + d 2 M d1 Kho¶ng v©n:  S1 α I O H 2α λD λ (d1 + d 2 ) 0,50.10 .(100 + 1000) −3 i= = = = 0,55(mm) S 2 d2 a 2d1α 2.100.5.10 −3 N D BÒ réng trêng giao thoa: L = 2d 2 sin α ≈ 2d 2α = 2.1000.5.10 −3 (m) = 10(mm) L  10  Sè v©n s¸ng quan s¸t trªn mµn: N =  .2 + 1 =  .2 + 1 = 19 v©n  2i   2.0,55  VÝ dô 9:  Mét c¸i bÓ s©u 1,5m, chøa ®Çy níc. Mét tia s¸ng mÆt trêi  räi vµo mÆt níc bÓ díi gãc tíi i=60o.ChiÕt suÊt cña níc ®èi víi ¸nh  s¸ng ®á vµ ¸nh s¸ng tÝm lÇn lît lµ 1,328 vµ 1,343. BÒ réng cña quang  phæ do tia s¸ng t¹o ra ë ®¸y bÓ lµ:   A. 19,66 mm B. 14,64mm C. 24,70 mm D. 22,52 mm Bµi lµm Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 111
  13. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng BÒ réng quang phæ lµ ®o¹n T§ nh  trªn h×nh vÏ. Ta  i cã: O TD = HD − HT = OH .tg (rd ) − OH .tg (rt ) MÆt kh¸c: r t sin i n 1,328 sin i sin 60 o r ®   = rd = ⇒ sin rd = = = 0,652 ⇒ rd = 40,70 o sin rd ni 1 1,328 1,328 sin i nrt 1,343 sin i sin 60 o = = ⇒ sin rt = = = 0,6445 ⇒ rd = 40,15 o H T ® sin rt ni 1 1,343 1,343 ⇒ TD = OH .[ tg (rd ) − tg (rt )] = 1,5.(tg 40,7 o − tg 40,15 o ) = 0,0247m = 24,7 mm . VÝ dô 10: ChiÕu mét tia s¸ng tr¾ng tíi vu«ng gãc víi mÆt bªn cña mét  l¨ng kÝnh cã gãc chiÕt quang 40. ChiÕt suÊt cña l¨ng kÝnh ®èi víi tia  s¸ng ®á vµ tia s¸ng tÝm lÇn lît lµ 1,643 vµ 1,685. Gãc gi÷a c¸c tia  lã mµu ®á vµ mµu tÝm lµ:   A. 1,66 rad B. 0,166 rad C. 2,96.10­ 3 rad  D. 2,93.10­ 4 rad Bµi lµm: KiÕn thøc c¬ b¶n: O H ­ Gãc lÖch D cña tia s¸ng khi ®i qua l¨ng kÝnh  Dd chiÕt suÊt n: Dt ®   +   Trêng   hîp   gãc   chiÕt   quang   A,   gãc   tíi   i  nhá:D=A(n­1) (1) T  + Trêng hîp gãc chiÕt quang A lín: D=i1+i2­A.  (2) A + Dmin A  + Gãc lÖch cùc tiÓu:  sin = n sin .   2 2   (3)    ¸p dông:      + Gãc lÖch cña tia ®á: Dd=A(n­1) =4(1,643­1)=2,57o  + Gãc lÖch cña tia tÝm: Dt=A(n­1) =4(1,685­1)=2,74o VËy   gãc   hîp   bëi   tia   s¸ng   mµu   ®á   vµ   mµu   tÝm   lµ:  α = Dt − Dd = 0,17 o = 2,96.10 −3 (rad ) . VÝ dô 11: Gãc chiÕt quang cña mét l¨ng kÝnh lµ 80. ChiÕu mét tia s¸ng  tr¾ng   vµo   mÆt   bªn,   gÇn   gãc   chiÕt   quang   cña   l¨ng   kÝnh   theo   ph¬ng  vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña gãc chiÕt quang. §Æt mµn quan  s¸t sau l¨ng kÝnh, song song víi mÆt ph©n gi¸c cña l¨ng kÝnh vµ c¸ch  mÆt ph©n gi¸c nµy 1,5m. ChiÕt suÊt cña l¨ng kÝnh ®èi víi tia ®á lµ  1,50 vµ ®èi víi tia tÝm lµ 1,54. §é réng cña quang phæ liªn tôc trªn  mµn quan s¸t lµ:   A. 7,8mm B. 8,42mm C. 6,5mm D. 10,3 mm Bµi lµm:  + Gãc lÖch cña tia ®á: Dd=A(n­1) =8(1,50­1)=4,0o  + Gãc lÖch cña tia tÝm: Dt=A(n­1) =8(1,54­1)=4,32o BÒ réng quang phæ: Th.S Lª V¨n Thµnh­Email: levanthanh@pv­power.vn ­§T:04.33.52.86.81­0989.345.975  Trang 112
  14. Ph©n lo¹i vµ ph¬ng ph¸p gi¶i nhanh bµi tËp vËt lý  Ch¬ng VI: TÝnh chÊt sãng cña  ¸nh s¸ng   DT = TH − DH = OH .tgDt − OH .tgDd = 1,5(tg 4,32 o − tg 4,0 o ) = 8,42.10 −3 m = 8,42mm .   §¸p   ¸n  B. VÝ dô 12:  TÝnh tØ sè gi÷a tiªu cù cña thÊu kÝnh ®èi víi ¸nh s¸ng ®á  vµ ®èi víi ¸nh s¸ng tÝm. BiÕt chiÕt suÊt cña thÊu kÝnh ®èi víi ¸nh  s¸ng ®á lµ 1,5; víi ¸nh s¸ng tÝm lµ 1,54.  A. 1,25 B. 1,68 C. 0,91 D. 1,08 KiÕn thøc c¬ b¶n: ­ Tiªu cù cña thÊu kÝnh khi thÊu kÝnh cã chiÕt suÊt nTK ®Æt trong m«i  1 n 1 1 trêng cã chiÕt suÊt nMT:  = ( TK − 1).( + ) .  (1) f n MT R1 R2 Trong ®ã: R1, R2 lµ b¸n kÝnh c¸c mÆt cong cña thÊu kÝnh. (R>0 nÕu mÆt  cong låi; R

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản