intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Hệ thông kiến thức trọng tâm vật lý - chương 5

Chia sẻ: Nguyen Duc Thien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST
Báo xấu
98
lượt xem 26
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'hệ thông kiến thức trọng tâm vật lý - chương 5', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thông kiến thức trọng tâm vật lý - chương 5

  1. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ HÖ HÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ (Sóng ánh sáng - Lư ng t - H t nhân) CHƯƠNG 5. SÓNG ÁNH SÁNG 1) TÁN S C ÁNH SÁNG Hi n tư ng tán s c ánh sáng Là hi n tư ng lăng kính phân tách m t chùm ánh sáng ph c t p (ánh sáng tr ng) thành các chùm ánh sáng ơn s c. Ánh sáng ơn s c Là ánh sáng ch b l ch v phía áy c a lăng kính mà không b tán s c qua lăng kính. M i ánh sáng ơn s c có m t màu duy nh t ư c g i là màu ơn s c, tương ng cũng có m t giá tr bư c sóng duy nh t ng v i màu ơn s c ó. Ánh sáng tr ng Là ánh sáng b lăng kính phân tách thành các chùm ánh sáng ơn s c ng th i chùm ánh sáng ơn s c b l ch v áy c a lăng kính, ho c có th coi ánh sáng tr ng là t p h p c a vô s các ánh sáng ơn s c có màu bi n thiên t ti tím. Gi i thích hi n tư ng tán s c ánh sáng Nguyên nhân c a hi n tư ng tán s c ánh sáng là do chi t su t c a lăng kính có giá tr khác nhau i v i ánh sáng ơn s c khác nhau. Chi t su t v i ánh sáng tím l n nh t và v i ánh sáng là nh nh t. Ánh sáng tr ng không ph i là ánh sáng ơn s c mà là h n h p c a vô s ánh sáng ơn s c khác nhau có màu bi n n tím. Do chi t su t c a lăng kính có giá tr khác nhau i v i ánh sáng ơn s c khác thiên liên t c t nhau nên khi i qua lăng kính các ánh sáng ơn s c s b l ch v áy lăng kính v i các góc l ch khác nhau. Do ó chúng không ch ng ch t lên nhau n a mà tách ra thành m t d i g m nhi u màu liên t c. V i ánh sáng , lăng kính có chi t su t nh nh t, vì v y tia có góc l ch nh nh t. V i ánh sáng tím, lăng kính có chi t su t l n nh t, vì v y tia tím có góc l ch l n nh t. Chú ý: Trong chương trình l p 11 chúng ta ã bi t h th c gi a t c truy n ánh sáng trong m t môi trư ng v i c 3.10 8 chi t su t c a môi trư ng n = = , v i v là t c truy n ánh sáng trong môi trư ng có chi t su t n. v v λn v n Khi ánh sáng truy n t môi trư ng (1) sang môi trư ng (2) thì ta có 1 = 1  1 = 1 . → λ2 n1 v2 n1 Th t s p x p c a bư c sóng và chi t su t lăng kính v i các ánh sáng ơn s c cơ b n: λ > λcam > λvàng > λl c > λlam > λchàm > λtím và n < ncam < nvàng < nl c < nlam < nchàm < ntím ng d ng c a hi n tư ng tán s c ánh sáng phân tích m t chùm ánh sáng a s c thành các thành ph n ơn s c. ng d ng trong máy quang ph Các hi n tư ng trong t nhiên như c u vòng, bong bóng xà phòng… xay ra do tán s c ánh sáng. M t s ví d i n hình Ví d 1: M t lăng kính có góc chi t quang A = 600, chi t su t n = 3 tương ng v i ánh sáng màu vàng c a natri, nh n m t chùm tia sáng tr ng và ư c i u ch nh sao cho l ch v i ánh sáng màu vàng trên là c c ti u. a) Tính góc t i. b) Tìm góc l ch v i ánh sáng màu vàng. Hư ng d n gi i: a) Do góc l ch ng v i ánh sáng vàng c c ti u nên i1 = i2 = i và r1 = r2 = r = A/2 = 300 3 Áp d ng công th c (1) ho c (2) v lăng kính ta có sin i = n sin r = 3 sin 300 =  i = 600 → 2 b) Khi ó góc l ch ng v i ánh sáng vàng là góc l ch c c ti u Dmin = 2i – A = 1200 – 600 600 Ví d 2: M t lăng kính có ti t di n th ng là tam giác ABC, góc chi t quang A = 600. Chi t su t c a lăng kính bi n thiên t 2 n 3. Chi u m t chùm sáng tr ng h p trong ti t di n th ng t i m t bên AB, ta th y tia Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  2. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ có tia ló i x ng v i tia t i qua m t phân giác c a góc chi t quang A. Góc t i i và góc khúc x r1 c a tia tím có giá tr bao nhiêu ? Hư ng d n gi i: Do chi t su t c a lăng kính nh nh t v i ánh sáng và l n nh t v i ánh sáng tím nên ta có n do = 2, n tím = 3 Chùm sáng chi u vào lăng kính r i b phân tách thành các chùm sáng ơn s c, m i chùm có góc l ch D có giá tr khác nhau, còn góc t i thì các tia sáng u như nhau. Tia có tia ló i x ng v i tia t i qua m t phân giác c a góc chi t có góc l ch c c ti u, khi ó r1 = r2 = r = A/2 = 300 quang A nên tia 2 ta có sin i = n do sin rdo = 2 sin 300 =  i = 450 → Áp d ng công th c lăng kính cho tia 2 Các tia sáng cùng góc t i i nhưng góc góc khúc x ng v i m i ánh sáng ơn s c thì l i khác nhau, v i ánh sáng tím sin i sin 450 2 ta ư c sin i = n tím sin r1tím = 3 sin r1tím  sin r1tím = → = =  r1tím = 240 → 3 3 23 Ví d 3: M t lăng kính có góc chi t quang A = 450. Tia sáng ơn s c t i lăng kính và ló ra kh i lăng kính v i góc ló b ng góc t i, góc l ch 150. a) Góc khúc x l n th nh t r1 c a tia sáng trên b ng bao nhiêu? b) Chi t su t c a lăng kính i v i tia sáng nói trên có giá tr bao nhiêu? Hư ng d n gi i: A a) Do góc t i và góc ló b ng nhau nên trư ng h p này góc l ch D t c c ti u Dmin, khi ó r = r1 = r2 = = 220 30' 2 b) Ta có Dmin = 150 = 2i – A → i = 300 sin i sin 30 Áp d ng công th c lăng kính ta ư c sin i = n sin r  n = → = = 1,3 sinr sin 22030' Ví d 4: M t lăng kính có góc chi t quang 60, chi t su t 1,6 t trong không khí. Chi u m t tia sáng ơn s c t i m t bên c a lăng kính v i góc t i r t nh . Tính góc l ch c a tia sáng qua lăng kính Hư ng d n gi i: Do góc t i i là góc nh nên áp d ng công th c D = (n – 1)A = 0,6.60 = 3,60 2) GIAO THOA ÁNH SÁNG Nhi u x ánh sáng Hi n tư ng truy n sai l ch so v i s truy n th ng khi ánh sáng g p v t c n g i là hi n tư ng nhi u x ánh sáng. Hi n tư ng nhi u x ánh sáng có th gi i thích ư c n u th a nh n ánh sáng có tính ch t sóng. Hi n tư ng này tương t như hi n tư ng nhi u x c a sóng trên m t nư c khi g p v t c n. M i chùm sáng ơn s c coi như chùm sóng có bư c sóng xác nh i u ki n có giao thoa ánh sáng Ngu n S phát ra sóng k t h p, khi ó ánh sáng t các khe h p S1 và S2 th a là sóng k t h p và s giao thoa ư c v i nhau. K t qu là trong trư ng giao thoa s xu t hi n xen k nh ng mi n sáng, mi n t i. Cũng như sóng cơ ch có các sóng ánh sáng k t h p m i t o ra ư c hi n tư ng giao thoa. Kho ng cách gi a hai khe h p ph i r t nh so v i kho ng cách t màn quan sát n hai khe. Công th c xác nh v trí vân sáng, vân t i trong giao thoa ánh sáng xét xem t i i m M trên màn quan sát là vân sáng hai vân t i thì chúng ta c n xét hi u quang l t M n hai ngu n (gi ng như sóng cơ h c). d 2 − d1 2 t δ = d2 – d1 là hi u quang l . Ta có d 2 − d1 = 2 d 2 + d1 Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  3. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ T hình v ta có H M 2 2  a  d 2 = S2 M = D +  x +  2 2 d1   2 x  d 2 − d1 = 2ax. → 2 2 S1  d2 2 2  a d1 = S1M = D +  x − 2  2 2   a  O I D Do kho ng cách t hai khe n màn r t nh so v i D và kho ng cách t M n O cũng r t nh so v i D (hay a, x S2
  4. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Ví d 1: i 7.i V i vân t i b c 4 thì n u ch n k dương thì l y k = 3, khi ó x t (4) = ( 2.3 + 1) = 22 i 7.i N u ch n theo chi u âm thì l y k = –4, khi ó x t (4) =  2. ( −4 ) + 1 = −  2 2 Rõ ràng là các t a này ch trái d u nhau còn l n thì b ng nhau. Ví d 2: Trong thí nghi m I-âng: a = 2 (mm), D = 1 (m). Dùng b c x ơn s c có bư c sóng λ chi u vào hai khe I- âng, ngư i ta o ư c kho ng vân giao thoa trên màn là i = 0,2 (mm). T n s f c a b c x ơn s c có giá tr là bao nhiêu? Hư ng d n gi i: a.i 2.10−3.0, 2.10−3 λD = 0, 4.10−6 (m) = 0,4 (µm). Áp d ng công th c tính kho ng vân i =  λ = → = a D 1 3.108 c T n s c a b c x ơn s c là f = = = 7,5.1014 (Hz). −6 λ 0, 4.10 Ví d 3: Trên màn (E) ngư i ta nh n ư c các vân giao thoa c a ngu n sáng ơn s c S có bư c sóng λ nh hai khe nh t th ng ng t o ra hai ngu n sóng k t h p là S1 và S2 , kho ng cách gi a chúng là a = 0,5 (mm). Kho ng cách gi a m t ph ng ch a S1 S2 và màn quan sát (E) là D = 1,5 (m). Kho ng cách t vân sáng b c 15 n vân sáng trung tâm là 2,52 (cm). Tính giá tr c a bư c sóng λ Hư ng d n gi i: kho ng cách t vân sáng b c 15 n vân trung tâm cho bi t v trí c a vân sáng b c 15. 2,52 Ta có x15 = 15i = 2,52(cm)  i =→ = 0,168 (cm). 15 a.i 0,5.10−3.0,168.10−2 = 0,56.10−6 (m) = 0,56 (µm). Khi ó bư c sóng λ có giá tr λ = = D 1,5 Ví d 4: Trong giao thoa v í khe I-âng có a = 1,5 (mm), D = 3 (m), ngư i ta m có t t c 7 vân sáng mà kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là 9 (mm). a) Tính λ. b) Xác nh t a c a vân sáng b c 4, vân t i b c 3. c) Xác nh kho ng cách t vân sáng b c 2 n vân t i b c 5 cùng phía so v i vân sáng trung tâm. Hư ng d n gi i: a) Theo bài, kho ng cách gi a 7 vân sáng là 9 (mm), mà gi a 7 vân sáng có 6 kho ng vân, khi ó 6.i = 9 (mm) a.i 1,5.10−3.1,5.10−3 = 0,75.10−6 (m) = 0,75 (µm).  i = 1,5 (mm) ⇔ λ = → = D 3 b) T a c a vân sáng b c 4 là xs(4) = ± 4i = ± 6 (mm). V trí vân t i b c 3 theo chi u dương ng v i k = 2, nên có xt(2) = ± (2 + 0,5)i = ± 3,75 (mm). Khi ó t a c a vân t i b c 3 là x = ± 3,75 (mm). c) T a c a vân sáng b c 2 là xs(2) = ± 2i = ± 3 (mm). V trí vân t i b c 5 theo chi u dương ng v i k = 4, nên có xt(5) = ± (4 + 0,5)i = ± 6,75 (mm). Kho ng cách t vân sáng b c 2 n vân t i b c 5 là d = |xs(2) – xt(5)| = 6,75 – 3 = 3,75 (mm). 3) CÁC D NG BÀI T P TR NG TÂM V GIAO THOA ÁNH SÁNG D¹ng giao D¹ng 1. giao thoa víi ¸nh s¸ng ®¬n s¾c Bài toán 1: Xác nh t a các vân sáng, vân t i Cách gi i: λD vân sáng b c k: x s = ± k = ± k.i Ta a λD λD vân t i b c k: x t = ± ( 2k + 1) = ± ( k + 0,5 ) = ± ( k + 0,5 ) i Ta 2a a nh tính ch t vân t i i m M bi t trư c t a Bài toán 2: Xác xM Cách gi i: xM L pt s : i Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  5. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ xM = k ∈ Ζ thì M là vân sáng b c k. Nu i x N u M = k + 0,5, (k ∈ Ζ) thì M là vân t i. i B c c a vân t i t i M d a vào vi c xác nh giá tr k trong h th c trên là âm hay dương. Ví d 1: Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách nhau a = 0,8 (mm) và cách màn là D = 1,2 (m). Chi u ánh sáng ơn s c bư c sóng λ = 0,75 (µm) vào 2 khe. a) Tính kho ng vân i. b) i m M cách vân trung tâm 2,8125 (mm) là vân sáng hay vân t i ? B c c a vân t i M ? Hư ng d n gi i: −6 λD 0, 75.10 .1, 2 = 1,125.10−3 (m) = 1,125(mm). a) Ta có kho ng vân i = = 0,8.10−3 a x M 2,8125 = = 2,5 = 2 + 0,5  k = 2. → b) Ta có t s i 1,125 V y t i M là vân t i b c 3. Ví d 2: Trong m t thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, dùng bư c sóng ơn s c có bư c sóng λ. a) Bi t a = 3 (mm), D = 3 (m), kho ng cách gi a 9 vân sáng liên ti p là 4 (mm), tìm λ. b) Xác nh vân sáng b c 2 và vân t i th 5. c) T i i m M và N cách vân sáng trung tâm l n lư t 5,75 (mm) và 7 (mm) là vân sáng hay vân t i ? N u có, xác nh b c c a vân t i M và N. Hư ng d n gi i: a) Gi a 9 vân sáng liên ti p có 8 kho ng vân nên 8i = 4 → i = 0,5 (mm). a.i Bư c sóng ánh sáng λ = = 0,5 (µm). D x s (2) = 2i = 1 (mm). b) T a c a vân sáng b c hai (có k = 2) và vân t i th năm ( ng v i k = 4) là: x t (5) = ( 4 + 0,5 ) i = 2, 25 (mm). x M 5,75 = = 11,5 = 11 + 0,5. V y t i M là vân t i th 12. c) T i i m M có i 0,5 x 7 T i i m N có N = = 14 nên N là vân sáng b c 14. i 0,5 Bài toán 3: Tính s vân sáng hay vân t i trên trư ng giao thoa Cách gi i: TH1: Trư ng giao thoa i x ng M t trư ng giao thoa i x ng n u vân trung tâm O n m t i chính gi a c a trư ng giao thoa. G i L là dài c a trư ng giao thoa, khi ó m i n a trư ng giao thoa có dài là L/2 Cách gi i t ng quát: Xét m t i m M b t kỳ trên trư ng giao thoa, khi ó i m M là vân sáng hay vân t i thì t a c a M luôn th a mãn : L L − ≤ k ≤ L L − ≤ k.i ≤   2i → 2i 2 2 k ∈ Ζ  L L − ≤ x M ≤ ← → 1 L 2 2 1L − − ≤ k ≤ − + L L − ≤ ( k + 0,5 ) .i ≤   2 2i → 2 2i 2 2 k ∈ Ζ  S các giá tr k th a mãn h phương trình trên chính là s vân sáng, vân t i có trên trư ng giao thoa. Cách gi i nhanh: Khái ni m ph n nguyên c a m t s : Ph n nguyên c a m t s x, kí hi u [x] là ph n giá tr nguyên c a x không tính th p phân. Ví d : [2,43] = 2; [4,38] = 4…. N u hai u c a trư ng giao thoa là các vân sáng thì s kho ng vân có trên trư ng là N = L/i Khi ó s vân sáng là N + 1, s vân t i là N N u hai u c a trư ng giao thoa là các vân t i, t N = L/i. Khi ó s vân sáng là N, s vân t i là N + 1. Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  6. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ N u m t u trư ng giao thoa là vân sáng, u còn l i là vân t i, t N = [L/i] Khi ó s vân sáng b ng s vân t i và cùng b ng N. Nh n xét: Ta th y r ng khi hai u c a trư ng có cùng tính ch t v i nhau (cùng là vân sáng hay vân t i) thì vân nào n m u c a trư ng s có s vân nhi u hơn 1. Do kho ng cách gi a hai vân sáng liên ti p là i nên ki m tra xem vân u L c a trư ng giao thoa có ph i là vân sáng hay không thì ta th c hi n phép chia ây ta hi u là l y n a trư ng , 2.i giao thoa có dài L/2 r i chia cho kho ng vân i, n u k t qu là m t s nguyên thì vân u là vân sáng, n u k t qu tr v là m t s bán nguyên (như th là 2,5 hay 3,5…) thì ó vân t i, còn ngư c l i thì t i ó không là vân sáng hay vân t i. Chú ý: V i d ng bài toán này thì có l cách gi i nhanh nh t là v hình và m b ng tay vì thư ng s vân sáng hay vân t i trong kho ng c a trư ng giao thoa không quá nhi u! Ví d 1: Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là a = 1 (mm), kho ng cách t hai khe t i màn là D = 2 (m), ánh sáng có bư c sóng λ = 0,66 (µm). Bi t r ng c a vùng giao thoa trên màn có r ng là 13,2 (mm), vân sáng trung tâm n m gi a màn. Tính s vân sáng và vân t i trên màn. Hư ng d n gi i: Theo bài ta có L = 13,2 (mm). D dàng tính ư c kho ng vân i = 1,32 (mm). L L Khi ó N = = 10 và =5, v y u trư ng giao thoa là vân sáng, s vân sáng là 11 và s vân t i là 10. i 2.i TH2: Trư ng giao thoa không i x ng D ng toán này thư ng là tìm s vân sáng hay vân t i có trên o n P, Q v i P, Q là hai i m cho trư c và ã bi t t a c a chúng. Các gi i ng n ng n hơn c có l là tính kho ng vân i, v hình tìm. Trong trư ng h p khác ta có th gi i các b t phương trình xP ≤ xM ≤ xQ, v i M là i m xác nh t a c a vân sáng hay vân t i c n tìm. T ó s các giá tr k th a mãn chính là s vân c n tìm. Ví d 2: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng I-âng, kho ng cách hai khe S1S2 là 1 mm, kho ng cách t S1S2 m màn là 1m, bư c sóng ánh sáng là 0,5 (µm). Xét hai i m M và N ( cùng phía v i O ) có t a l n lư t là xM = 2 (mm) và xN = 6,25 (mm). a) T i M là vân sáng hay vân t i, b c c a vân tương ng là bao nhiêu ? b) Gi a M và N có bao nhiêu vân sáng và vân t i ? Hư ng d n gi i: a) T gi thi t ta tính ư c kho ng vân i = 0,5 (mm). xM 2 = =4 i 0,5 → M là vân sáng b c 4, còn N là vân t i b c 13. Do x N 6, 25 = = 12,5 = 12 + 0,3 i 0,5 dài trư ng giao thoa là L = |xN – xM | = 4,25 (mm). b) Do M là vân sáng b c 4, N là vân t i 13 nên hai u trái tính ch t nhau nên s vân sáng b ng s vân t i.  L   4,25   = [8,5] = 8. Ta có   =   i   0,5  V y trên o n MN có 8 vân sáng, không k vân sáng t i M. BÀI T P LUY N T P Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng ;kh ang cách gi a hai khe S1S2 là a = 1 (mm), kho ng cách t hai khe S1S2 n màn là D = 1 (m). Chi u ng th i hai ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ1 = 0,5 (µm) và λ2 = 0,75 (µm). Xét t i M là vân sáng b c 6 c a vân sáng ng v i bư c sóng λ1 và t i N là vân sáng b c 6 ng v i bư c sóng λ2. Trên MN ta m ư c bao nhiêu vân sáng? Trong giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, kho ng cách c a hai khe a = 2 (mm), kho ng cách t hai khe n màn là D = 3 (m), ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,5 (µm). B r ng vùng giao thoa quan sát L = 3 (cm). a) Xác nh s vân sáng, vân t i quan sát ư c trên vùng giao thoa. b) Thay ánh sáng ơn s c trên b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ′ = 0,6 (µm). S vân sáng quan sát ư c tăng hay gi m. Tính s vân sáng quan sát ư c lúc này. Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  7. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ c) V n dùng ánh sáng có bư c sóng λ. Di chuy n màn quan sát ra xa hai khe. S vân sáng quan sát ư c tăng hay gi m? Tính s vân sáng khi kho ng cách t màn n hai khe D′ = 4 (m). D¹ng giao thoa D¹ng 2. giao thoa víi ¸nh s¸ng tr¾ng Ánh sáng tr ng như chúng ta bi t là t p h p c a vô s các ánh sáng ơn s c. M i m t ánh sáng ơn s c s cho trên màn m t h vân tương ng, v y nên trên màn có nh ng v trí mà ó các vân sáng, vân t i c a các ánh sáng ơn s c b trùng nhau. Bư c sóng c a ánh sáng tr ng dao ng trong kho ng 0,38 (µm) ≤ λ ≤ 0,76 (µm). Bài toán 1: Tìm s vân trùng nhau t i m t i m M cho trư c t a xM Cách gi i: λD a.x M tìm s vân sáng trùng nhau t i i m M ta gi i x s = x M ⇔ k = x M  λ = → , (1) a kD a.x M a.x M a.x M Mà 0,38 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm  0,38.10−6 ≤ ≤ 0,76.10−6 ⇔ → ≤k≤ −6 0,38.10−6.D kD 0,76.10 .D S giá tr k nguyên th a mãn b t phương trình trên cho bi t s vân sáng c a các ánh sáng ơn s c trùng nhau t i M. Các giá tr k tìm ư c thay vào (1) s tìm ư c bư c sóng tương ng. λD 2a.x M Tương t , tìm s vân t i trùng nhau t i i m M ta gi i x t = x M ⇔ ( 2k + 1) = x M  λ = → , (2) ( 2k + 1) D 2a 2a.x M 2a.x M 2a.x M Mà 0,38 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm  0,38.10−6 ≤ ≤ 0,76.10−6 ⇔ → ≤ 2k + 1 ≤ −6 0,38.10−6.D kD 0,76.10 .D S giá tr k nguyên th a mãn b t phương trình trên cho bi t s vân sáng c a các ánh sáng ơn s c trùng nhau t i M. Các giá tr k tìm ư c thay vào (2) s tìm ư c bư c sóng tương ng. Ví d 1: Dùng ánh sáng tr ng có bư c sóng trong kho ng 0,4 (µm) ≤ λ ≤ 0,75 (µm). Có bao nhiêu bư c sóng ơn s c trong d i ánh sáng tr ng cho vân sáng t i v trí c a vân sáng t i b c 5 ng v i ánh sáng , bi t bư c sóng là λ = 0,75 (µm). Tính giá tr các bư c sóng ó. c a ánh sáng Hư ng d n gi i: λ D 5.0,75.10−6.D x d (5) = 5 d = Vân sáng b c 5 c a ánh sáng có t a a a Các vân sáng khác trùng nhau t i vân b c 5 này có t a th a mãn 0,75.10−6.D 5.0,75.10−6 λD x s = x s (5) ⇔ k = 5.  λ = → a a k −6 5.0,75.10 Do 0, 4 µm ≤ λ ≤ 0,75 µm ⇔ 0, 4.10−6 ≤ ≤ 0,75.10−6  5 ≤ k ≤ 9,375. → k Mà k nguyên nên k = {5; 6; 7; 8; 9} Giá tr k = 5 l i trùng v i ánh sáng nên ch có 4 giá tr k th a mãn là k = {6; 7; 8; 9}. 5.0,75.10−6 5.0,75.10−6 k = 6  λ = → = 0,625 (µm). k = 8  λ = → = 0,468 (µm). 6 8 5.0,75.10−6 5.0,75.10−6 k = 7  λ = → ≈ 0,536 (µm). k = 9  λ = → = 0, 417 (µm). 7 9 Ví d 2: Hai khe I-âng cách nhau 2 (mm), ư c chi u b ng ánh sáng tr ng có bư c sóng t 0,38 (µm) ≤ λ ≤ 0,76 (µm). Hi n tư ng giao thoa quan sát ư c trên màn (E) t song song và cách S1S2 là 2 (m). Xác nh bư c sóng c a nh ng b c x b t t (hay còn g i là vân t i) t i v trí cách vân sáng trung tâm 3,3 (mm). Hư ng d n gi i: G i M là i m cách vân trung tâm 3,3 (mm). Các vân t i b trùng t i M có t a th a mãn 2.2.10−3 .3,3.10−6 λD 6,6 x t = x M ⇔ ( 2k + 1) = 3,3.10−3  λ = → = (µm). ( 2k + 1) .2 2k + 1 2a 6,6 Do 0,38 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇔ 0,38 ≤ ≤ 0,76  3,84 ≤ k ≤ 8,18. → 2k + 1 Các giá tr k nguyên tho i mãn b t phương trình trên là k = {4; 5; 6; 7; 8}. 6,6 6,6 6,6 6,6 V i k = 4  λ = → = = 0,73 (µm). V i k = 7  λ = → = = 0,44 (µm). 2k + 1 9 2k + 1 15 Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  8. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ 6,6 6,6 6,6 6,6 V i k = 5  λ = → = = 0,6 (µm). V i k = 8  λ = → = = 0,39 (µm). 2k + 1 11 2k + 1 17 6,6 6,6 V i k = 6  λ = → = = 0,51 (µm). 2k + 1 13 BÀI T P LUY N T P Trong thí nghi m c a I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 ư c chi u b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ. Kho ng cách gi a hai khe là 0,8 (mm), kho ng cách t hai khe n màn là 2 (m). Ngư i ta o ư c kho ng cách gi a 6 vân sáng liên ti p trên màn là 6 (mm). a) Bư c sóng c a ánh sáng và kho ng cách t vân sáng b c 3 n vân sáng b c 8 cùng phía v i nhau so v i vân sáng chính gi a. b) T i 2 i m M và N trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n lư t là 3 (mm) và 13,2 (mm) là vân sáng hay vân t i ? N u là vân sáng thì ó là vân sáng b c m y ? Trong kho ng cách t M n N có bao nhiêu vân sáng? Trong thí nghi m c a I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 ư c chi u b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,6 (µm). Kho ng cách t hai khe n màn là 1,2 (m). Ngư i ta o ư c kho ng cách gi a 7 vân sáng liên ti p trên màn là 2,16 (mm). Hãy xác nh : a) Kho ng cách gi a hai khe S1 và S2 và kho ng cách t vân sáng chính gi a n vân sáng b c 6. b) T i 2 i m A và B trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n lư t là 1,44 (mm) và 6,3 (mm) là vân sáng hay vân t i ? T A n B có bao nhiêu vân t i? c) Thay ánh sáng ơn s c b ng ánh sáng tr ng có bư c sóng 0,38 (µm) ≤ λ ≤ 0,76 (µm). Xác nh bư c sóng c a nh ng b c x cho vân t i t i i m M cách vân sáng trung tâm 2 (mm) và cho vân sáng t i B cách vân sáng trung tâm 3 (mm). Trong thí nghi m c a I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 ư c chi u b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,5 (µm). Kho ng cách gi a hai khe là 0,8 (mm). Ngư i ta o ư c kho ng cách gi a 5 vân sáng liên ti p trên màn là 4 (mm). a) Kho ng cách t hai khe n màn và kho ng cách t vân sáng b c 3 n vân sáng b c 12 khác phía v i nhau so v i vân sáng chính gi a. b) T i 2 i m C và E trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n lư t là 2,5 (mm) và 15 (mm) là vân sáng hay vân t i ? T C n E có bao nhiêu vân sáng? c) Thay ánh sáng ơn s c b ng ánh sáng tr ng có bư c sóng 0,38 (µm) ≤ λ ≤ 0,76 (µm). Xác nh b r ng c a quang ph b c 1 và cho bi t có nh ng b c x nào cho vân sáng trùng v i vân sáng b c 4 c a ánh sáng màu vàng có bư c sóng λv = 0,60 (µm). Trong thí nghi m c a I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 ư c chi u b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,4 (µm). Kho ng cách gi a hai khe là 0,4 mm, kho ng cách t hai khe n màn là 2 (m).) a) Kho ng cách gi a 9 vân sáng liên ti p và kho ng cách t vân sáng b c 4 n vân sáng b c 8 khác phía nhau so v i vân sáng chính gi a. b) T i 2 i m B và C trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n lư t là 5 mm và 24 (mm) là vân sáng hay vân t i? N u là vân sáng thì ó là vân sáng b c m y? Hãy cho bi t trong kho ng t B n C có bao nhiêu vân sáng? c) Thay ánh sáng ơn s c b ng ánh sáng tr ng có bư c sóng 0,38 (µm) ≤ λ ≤ 0,76 (µm). Xác nh bư c sóng c a nh ng b c x cho vân t i t i i m M cách vân sáng trung tâm 3 mm và cho vân sáng t i N cách vân sáng trung tâm 5 mm. Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là 1 (mm), kho ng cách t hai khe n màn quan sát là 3 (m). a) Dùng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ chi u vào hai khe thì ngư i ta o ư c kho ng cách t vân sáng trung tâm t i vân sáng th tư là 6 (mm). Xác nh bư c sóng λ và v trí vân sáng th 6. b) Thay ánh sáng ơn s c b ng ánh sáng h n h p có bư c sóng t 0,42 (µm) n 0,72 (µm). H i ánh sáng ơn s c có bư c sóng b ng bao nhiêu s cho vân sáng t i v trí M cách vân sáng trung tâm 9 mm. Bài toán 2: Kho ng cách g n nh t gi a các l n trùng vân Cách gi i: Gi i s t i i m M có các vân trùng nhau ng v i các bư c sóng λ1 và λ2 , khi ó ta có x(λ1) = x(λ2) TH1: Các vân sáng ng v i các bư c sóng λ1 và λ2 trùng nhau λ k Khi ó ta có x s ( λ1 ) = x s ( λ 2 ) ⇔ k1i1 = k 2i 2  k1λ1 = k 2 λ 2 ⇔ 1 = 2 , (1) → k 2 λ1 Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  9. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Khi bi t λ1 và λ2 thì các c p giá tr nguyên c a k1 và k2 th a mãn (1) cho phép xác nh t a trùng nhau c a các vân sáng, c p (k1, k2) nguyên và nh nh t cho bi t t a trùng nhau g n nh t so v i vân trung tâm O. TH2: Các vân t i ng v i các bư c sóng λ1 và λ2 trùng nhau 2k + 1 λ 2 i i Khi ó ta có x t ( λ1 ) = x t ( λ 2 ) ⇔ ( 2k1 + 1) 1 = ( 2k 2 + 1) 2  ( 2k1 + 1) λ1 = ( 2k 2 + 1) λ 2 ⇔ 1 = , ( 2) → 2k 2 + 1 λ1 2 2 Khi bi t λ1 và λ2 thì các c p giá tr nguyên c a k1 và k2 th a mãn (2) cho phép xác nh t a trùng nhau c a các vân t i, c p (k1, k2) nguyên và nh nh t cho bi t t a trùng nhau g n nh t so v i vân trung tâm O. TH3: Các vân sáng ng v i bư c sóng λ1 và trùng v i vân t i ng v i bư c sóng λ2 λ i 2k1 Khi ó ta có x s ( λ1 ) = x t ( λ 2 ) ⇔ k1i1 = ( 2k 2 + 1) 2  2k1i1 = ( 2k 2 + 1) i 2 ⇔ = 2 , ( 3) → 2k 2 + 1 λ1 2 Khi bi t λ1 và λ2 thì các c p giá tr nguyên c a k1 và k2 th a mãn (3) cho phép xác nh t a trùng nhau c a các vân, c p (k1, k2) nguyên và nh nh t cho bi t t a trùng nhau g n nh t so v i vân trung tâm O. Nh n xét: Có hai d ng câu h i thư ng g p nh t c a bài toán trùng vân ng v i hai b c x : Tìm s vân sáng có trong kho ng t vân trung tâm n v trí trùng nhau g n nh t c a hai b c x . i v i câu h i này thì chúng ta c n xác nh v trí trùng g n nh t, căn c vào các giá tr c a k1, k2 bi t ư c v trí ó là vân b c nào c a các b c x , t ó tính ư c t ng s vân trong kho ng, tr i s vân trùng s tìm ư c s vân quan sát ư c th c s . Tìm s vân trùng nhau c a hai b c x trên m t kho ng hay o n cho trư c. Câu h i d ng này ã ư c s d ng cho thi i h c năm 2009, gi i quy t câu h i này thì u tiên chúng ta c n xác nh ư c i u ki n trùng vân và kho ng cách gi a các l n trung là bao nhiêu, t ó căn c vào v trí c a kho ng cho trư c (thư ng là gi i h n b i hai i m nào ó) tính ra trong kho ng ó có bao nhiêu vân trùng. Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i hai bư c sóng λ1 = 0,6 (µm), còn λ2 chưa bi t. Trên màn nh ngư i ta th y vân sáng b c 5 c a h vân ng v i bư c sóng λ1 trùng v i vân t i b c 5 c a h vân ng v i λ2. Tìm bư c sóng λ2. Hư ng d n gi i: Vân sáng b c 5 c a λ1 có k = 5, còn vân t i b c 5 c a λ2 có k = 4. λD λD 10λ1 Theo bài ta có phương trình x s5 ( λ1 ) = x t5 (λ 2 ) ⇔ 5. 1 = ( 2.4 + 1) 2  λ 2 = → = 0,66 (µm). a 2a 9 V y λ2 = 0,66 (µm). Ví d 2: Hai khe I-âng S1, S2 cách nhau a = 2 (mm) ư c chi u b i ngu n sáng S. a) Ngu n S phát ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ1, ngư i ta quan sát ư c 7 vân sáng mà kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng o ư c là 2,16 (mm). Tìm bư c sóng λ1 bi t màn quan sát t cách S1S2 m t kho ng D = 1,2 (m). có bư c sóng λ2 = 640 (nm), và màu lam có λ3 = 0,48 b) Ngu n S phát ng th i hai b c x : b c x màu (µm), tính kho ng vân i2, i3 ng v i hai b c x này. Tính kho ng cách t vân sáng trung tâm n vân sáng cùng màu g n v i nó nh t. Hư ng d n gi i: a.i a) Gi a 7 vân sáng có 6 kho ng vân nên 6i1 = 2,16 (mm)  i1 = 0,6 (mm) ⇔ λ1 = 1 = 0,6 (µm). → D λ 2 D 640.10−9.1,2 i2 = = = 0,384 (mm). 2.10−3 a b) Kho ng vân tương ng v i hai b c x và lam là λ D 0, 48.10−6.1, 2 i3 = 3 = = 0, 288 (mm). 2.10−3 a Xét m t i m M b t kỳ là i m trùng c a hai vân sáng ng v i λ2 và λ3. i k 0, 288 3 Ta có x s (λ 2 ) = x s (λ 3 ) ⇔ k 2i 2 = k 3i3 ⇔ 2 = 3 = =. k 3 i 2 0,384 4 Vân sáng g n vân trung tâm O nh t ng v i c p k2 = 3 và k3 = 4. Khi ó, t a trùng nhau là x = x s3 (λ 2 ) = x 4 (λ3 ) = 3i 2 = 3i3 = 1,152 (mm). Ví d 3: M t ngu n sáng i m n m cách u hai khe Iâng và phát ra ng th i hai b c x ơn s c có bư c sóng λ1 = 0,6 (µm) và bư c sóng λ2 chưa bi t. Kho ng cách gi a hai khe là a = 0,2 (mm), kho ng cách t các khe n màn là D = 1 (m). a) Tính kho ng vân giao thoa trên màn i v i λ1. b) Trong m t kho ng r ng L = 2,4 (cm) trên màn, m ư c 17 v ch sáng, trong ó có 3 v ch là k t qu trùng nhau c a hai h vân. Tính bư c sóng λ2, bi t hai trong 3 v ch trùng nhau n m ngoài cùng c a kho ng L. Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  10. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Hư ng d n gi i: λD a) Kho ng vân ng v i bư c sóng λ1 th a mãn i1 = 1 = 3 (mm). a b) Do kho ng cách gi a hai vân sáng k nhau b ng kho ng vân i, nên n u trên trư ng giao thoa r ng L mà có hai vân sáng n m hai u thì trư ng ó s ư c ph kín b i các kho ng vân i, s kho ng vân ư c cho b i N = L/i và s vân sáng quan sát ư c trên trư ng là N′ = N + 1. S vân sáng m ư c trên trư ng (các vân trùng nhau ch tính m t vân) là 17 vân, trong 17 vân này có 3 v ch trùng nhau (hai v ch hai u trư ng, v ch còn l i chính là vân sáng trung tâm O) nên s vân th c t là k t qu giao thoa c a hai b c x là 20 vân sáng. S kho ng vân ng v i bư c sóng λ1 là N1 = L/i1 = 24/3 = 8 → s vân sáng ng v i λ1 là N1′ = 9 vân. Khi ó, s vân sáng ng v i bư c sóng λ2 là N2′ = 20 – 9 = 11 vân, tương ng có N = N2′ – 1 = 10 kho ng vân c a λ2 a.i L 24 0, 2.2, 4 T ó ta ư c i 2 = = = 2, 4 (mm)  λ 2 = 2 = → = 0, 48 (µm). N 2 10 D 1 Ví d 4: (Trích H 2009): Th c hi n giao thoa v i ng th i hai b c x ơn s c có bư c sóng λ1 = 450 (nm) và λ2 = 600 (nm). Kho ng cách gi a hai khe là a = 0,5 (mm), kho ng cách t các khe n màn là D = 2 (m). Trên màn quan sát g i M, N là hai i m n m cùng phía v i vân sáng trung tâm và cách vân trung tâm l n lư t là 5,5 (mm) và 22 (mm). Tính : a) kho ng cách g n nh t t v trí trùng nhau c a hai vân n vân sáng trung tâm O. b) s v trí trùng nhau c a hai b c x trên o n MN. c) s vân sáng quan sát ư c trong kho ng t vân sáng trung tâm n v trí trùng nhau l n th hai c a hai b c x trên. Hư ng d n gi i: λ D 450.10−9.2 i1 = 1 = = 1,8 (mm). 0,5.10−3 a a) Các kho ng vân tương ng v i các b c x là λD i 2 = 2 = 2, 4 (mm). a k i 2, 4 4 Ta có i u ki n trùng vân là x s (λ1 ) = x s (λ 2 ) ⇔ k1i1 = k 2i 2 ⇔ 1 = 2 = =. k 2 i1 1,8 3 V trí trùng nhau g n vân trung tâm nh t ng v i k1 = 4 và k2 = 3. V trí này là x = 4.i1 = 7,2 (mm). b) Theo câu a, v trí trùng nhau l n hai ng v i k1 = 8 và k2 = 6, có x = 8i1 = 14,4 (mm)… S d ng quy n p ta th y các l n trùng nhau cách nhau 7,2 (mm). tìm s v trí trùng nhau trong kho ng 5,5mm n 22 (mm) ta gi i b t phương trình 5,5 ≤ 7,2n ≤ 22. D dàng tìm ư c có 3 giá tr c a n là 1, 2, 3. V y trong o n MN có 3 v trí trùng nhau c a các b c x . c) Theo câu trên, v trí trùng nhau l n hai c a hai b c x cách vân trung tâm 14,4 (mm) tương ng v i k1 = 8 và k2 = 6, hay v trí này là vân sáng b c 8 c a b c x λ1 và b c 6 c a b c x λ2, s vân sáng tương ng c a hai b c x là N1′ = 9, N2′ = 7. Do trong kho ng này không tính 2 vân b trùng hai u (vân sáng trung tâm và vân trùng l n 2 c a hai b c x ) và m t vân trùng l n th nh t nên s vân th c t quan sát ư c là 13 vân. Ví d 5: (Trích H 2010): Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, ngu n sáng phát ng th i hai b c x ơn s c, trong ó b c x màu có bư c sóng 720 (nm) và b c x màu l c có bư c sóng λ (có giá tr trong kho ng t 500 (nm) n 575 (nm)). Trên màn quan sát, gi a hai vân sáng g n nhau nh t và cùng màu v i vân sáng trung tâm có 8 vân sáng màu l c. Giá tr c a λ là A. 500 (nm). B. 520 (nm). C. 540 (nm). D. 560 (nm). Hư ng d n gi i: 720k1 , (1) . T i u ki n trùng vân ta có k1λ1 = k 2 λ 2 ⇔ 720k1 = k 2 λ 2  λ 2 = → k2 Xét trong kho ng t vân trung tâm n vân u tiên cùng màu v i nó, có 8 vân màu l c → v trí vân cùng màu vân trung tâm u tiên ng v i v trí vân màu l c b c 9. T ó k 2 = 9  λ 2 = 80k1 → Mà 500 (nm) ≤ λ 2 ≤ 575 (nm)  k1 = 7. → Thay vào (1) ta tìm ư c λ2 = 560 (nm). V y ch n áp án D. Bài toán 3: Xác nh r ng vùng quang ph Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  11. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Cách gi i: Trên màn quan sát thu ư c h vân giao thoa c a ánh sáng tr ng, d i màu thu ư c bi n thiên t n tím, kho ng n vân tím trên màn quan sát ư c g i là vùng quang ph . Do m i ánh sáng ơn s c t o nên h cách t vân sáng vân có b c khác nhau nên vùng quang ph cũng có b c theo b c c a vân sáng. λ D λ D ( λ − λt ) D r ng vùng quang ph b c 1 là ∆x1 = x do (1) − x tim (1) = d − t = d . a a a ( λ − λt ) D . λD λD T ng quát, ta có r ng vùng quang ph b c k là ∆x k = x do (k) − x tim (k) = k d − k t = k d a a a Ví d : Hai khe I-âng cách nhau 1,6 (mm), ư c chi u b ng ánh sáng tr ng có bư c sóng t 0,38 (µm) n 0,76 (µm). Màn quan sát giao thoa ư c t cách S1S2 m t kho ng 2 (m). Xác nh r ng vùng quang ph b c 2 ? Hư ng d n gi i: ( λ d − λ t ) D = 2. ( 0,76.10−6 − 0,38.10−6 ) .2 = 0,95 (mm). r ng vùng quang ph b c hai là ∆x 2 = 2. 1,6.10−3 a BÀI T P LUY N T P Trong thí nghi m giao thoa khe I-âng, kho ng cách hai khe sáng là 0,6 (mm), kho ng cách t hai khe n màn là 1,2 (m). Giao thoa th c hi n v i ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,75 (µm). a) Xác nh v trí vân sáng b c 9 và vân t i th 9 trên màn quan sát. b) Thay ánh sáng trên b ng ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ′ thì th y kho ng vân gi m i 1,2 l n. Tính λ′. c) Th c hi n giao thoa v i ánh sáng tr ng có bư c sóng t 0,38 (µm) n 0,76 (µm). Tìm r ng c a quang ph b c 1 trên màn. D¹ng giao D¹ng 3. giao thoa ¸nh s¸ng trong mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt Bài toán 1: Giao thoa trong môi trư ng có chi t su t n′ Cách gi i: n λ ′ i′ n = =  i′ = i. , v i n là chi t c a c a không khí, n′ là chi t su t c a môi trư ng th c hi n giao → Ta ã bi t n′ λ i n′ thoa. Do n′ > n nên i′ < i. V y khi th c hi n giao thoa trong môi trư ng có chi t su t n′ > n thì kho ng vân gi m i, h vân s sít l i. t trư c m t trong hai khe Bài toán 2: Giao thoa khi có b n m ng dày e Cách gi i: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, gi s ta t trư c khe S1 m t b n th y tinh có chi u dày e, chi t su t n.Ta kh o sát quang l t m t i m M b t kỳ trên màn t i hai ngu n. Hi u quang l lúc này là δ = d 2′ − d1′ , trong ó d2′ = d2. M S1 Khi t b n m ng trư c khe S1 thì ư ng i c a tia sáng th i gian ánh sáng try n qua b n m t là t = e/v. O S2 Cũng th i gian này ánh sáng truy n trong chân không m t quãng ư ng e c e′ = c.t = c. = e. = n.e, (do n = c/v) v v Do n > 1 nên e′ > e, hay b n m ng có tác d ng làm dài hơn quãng ư ng i c a tia sáng, kho ng chênh l ch ó là ∆e = e′ − e = (n − 1)e , khi ó d1′ = d1 + ∆e = d1 + (n − 1)e. Lúc này, hi u quang l δ = d 2′ − d1′ = d 2 − [d1 + (n − 1)e] = d 2 − d1 − (n − 1)e. ax ax Mà d 2 − d1 =  = →δ − (n − 1)e. D D (n − 1).e.D ax o O′ là vân sáng trung tâm m i thì δ = 0 ⇔ − (n − 1)e = 0  x o = → . D a trong ó, xo là d ch chuy n c a vân sáng trung tâm. H vân cũng d ch chuy n m t o n xo (n − 1)eD V y khi t b n m ng song song trư c khe S1 thì h vân s d ch m t kho ng x o = v phía ngu n S1 a Nh n xét: Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  12. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ ( n − 1 )eD t trư c khe S2 thì h vân d ch m t kho ng xo = Nu v phía khe S2 a N u t trư c c hai khe thì h vân d ch m t kho ng xo = |xo1 – xo2|. Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng. Kho ng cách c a hai khe a = 2 mm, kho ng cách c a hai khe n màn là D = 4 m. Chi u vào hai khe b c x ơn s c. Trên màn ngư i ta o ư c kho ng cách gi a 5 vân sáng liên ti p là 4,8 mm. a) Tìm bư c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m. b) t sau khe S1 m t b n m ng, ph ng có hai m t song song, dày e = 5 µm. Lúc ó h vân trên màn d i i m t o n xo = 6 mm (v phía khe S1). Tính chi t su t c a ch t làm b n m t song song. Hư ng d n gi i: a.i a) Kho ng cách 5 vân sáng liên ti p là 4i = 4,8 (mm) ⇔ i = 1, 2 (mm)  λ =→ = 0,6 (µm). D 2.10−3.6.10−3 (n − 1)eD ax d i xo =  n = 1 + o = 1 + → = 1,6. b) T công th c tính 5.10−6.4 a eD V y chi t su t c a b n m ng là n = 1,6. Ví d 2: Khe I-âng có kho ng cách hai khe a = 1 (mm) ư c chi u b i m t ánh sáng ơn s c có bư c sóng λ = 0,5 (µm). a) T i v trí cách vân trung tâm 4,2 (mm) ta có vân sáng hay vân t i ? B c th m y? Bi t kho ng cách t hai khe n màn là D = 2,4 (m). b) C n ph i t b n m t có chi t suát n = 1,5 dày bao nhiêu ? Sau khe nào h vân d i n v trí trên. Hư ng d n gi i: −6 λD 0,5.10 .2, 4 x 8, 4 a) Ta có kho ng vân i = = = 1, 2 (mm)  M = → = 3,5 = 3 + 0,5. −3 a i 1, 2 10 V y t i M là vân t i b c 4. a.4, 2.10−3 (n − 1)eD = 4,2.10−3  e = h vân d i n v trí trên thì ta có x o = 4, 2 mm ⇔ → = 3,5 (µm). b) (n − 1)D a dày e = 3,5 (µm) h vân d i n v trí cách vân trung tâm 4,2 (mm). V y c n t b n m ng có 4,2 (mm) phía dương thì t khe trư c S1 còn ngư c l i thì t b n m ng trư c khe S2 N u i m có t a BÀI T P LUY N T P Trong thí nghi m giao thoa, cho a = 4 (mm), màn M cách hai khe m t o n D = 2 (m). a) Tính bư c sóng λ. Bi t kho ng cách c a hai vân sáng b c 2 là 1,5 (mm). b) t b n m t song song b ng thu tinh có chi t su t n1 = 1,5 sau m t khe I-âng thì th y h vân trên màn di chuy n m t o n nào ó. Thay i b n m t trên b ng m t b n thu tinh khác có cùng b dày thì th y h vân di chuy n m t o n g p 1,4 l n so v i lúc u. Tính chi t su t n2 c a b n th hai. Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, hai khe S1 và S2 ư c chi u sáng b ng ánh sáng ơn s c. Kho ng cách c a hai khe là a = 1 (mm). Kho ng cách gi a hai m t ph ng ch a hai khe n màn là D = 3 (m). a) Bi t bư c sóng c a chùm sáng ơn s c λ = 0,5 (µm). Tìm kho ng cách gi a hai vân sáng ho c hai vân t i liên ti p. b) Hãy xác nh v trí vân sáng b c hai và vân t i th tư trên màn quan sát. c) t ngay sau S1 m t b n m ng hai m t song song b dày e = 10 (µm). H i h th ng vân giao thoa d ch chuy n v d ch chuy n c a vân sáng chính gi a so v i khi chưa t phía nào? N u chi t suát c a b n m ng là n = 1,51, tính b n m t. 4) MÁY QUANG PH Khái ni m L Máy quang ph là d ng c dùng phân tích m t L chùm sáng ph c t p thành nh ng thành ph n ơn s c. C ut o K P Máy quang ph lăng kính g m có ba b ph n chính: F a b c Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  13. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ ng chu n tr c (a): là m t cái ng, m t u có m t th u kính h i t L1, u kia có m t khe h p F t tiêu i m chính c a L1. Ánh sáng i t F sau khi qua L1 s là m t chùm sáng song song. H tán s c (b): g m m t (ho c hai, ba) lăng kính P. Chùm tia song song ra kh i ng chu n tr c, sau khi qua h tán s c, s phân tán thành nhi u tia ơn s c, song song. Bu ng t i (c): là các h p kín ánh sáng, m t u có th u kính h i t L2, u kia có m t t m phim nh K t m t ph ng tiêu di n c a L2. Các chùm sáng song song ra kh i h tán s c, sau khi qua L2 s h i t t i các i m khác nhau trên t m phim K, m i chùm cho ta m t nh th t, ơn s c c a khe F. V y trên t m phim K ta ch p ư c m t lo t nh c a khe F, m i nh ng v i m t bư c sóng xác nh, và g i là m t v ch quang ph .3) Nguyên t c ho t ng c a máy quang ph Máy quang ph ho t ng d a trên hi n tư ng tán s c ánh sáng. 5) CÁC LO I QUANG PH Quang ph liên t c a) Khái ni m Quang ph liên t c là m t d i sáng có màu bi n thiên liên t c t n tím. b) Ngu n phát Quang ph liên t c do các ch t r n, l ng ho c khí có áp su t l n, phát ra khi b nung nóng. c) c i m c i m quan tr ng nh t c a quang ph liên t c là không ph thu c vào c u t o c a ngu n phát mà ch ph thu c vào nhi t c a ngu n sáng. Ví d : M t mi ng s t và m t mi ng s cùng nhi t thì s có cùng quang ph liên t c v i nhau. d) ng d ng Xác nh ư c nhi t c a các v t xa như các vì sao, thiên hà… b ng vi c nghiên c u quang ph liên t c do chúng phát ra. Quang ph v ch phát x a) Khái ni m Quang ph v ch phát x m t h th ng nh ng v ch sáng riêng l , ngăn cách nhau b i nh ng kho ng t i. b) Ngu n phát Quang ph v ch do các ch t khí áp su t th p phát ra khi b kích thích b ng nhi t hay b ng i n. c) c i m Quang ph v ch phát x c a các ch t hay các nguyên t khác nhau thì khác nhau v s lư ng các v ch, v v trí (hay bư c sóng) và cư ng sáng c a các v ch. d) ng d ng Căn c vào quang ph v ch phát x nh n bi t thành ph n nh tính và c nh lư ng c a m t nguyên t trong m t m u v t. Quang ph v ch h p th a) Khái ni m Quang ph v ch h p th là m t h th ng các v ch t i n m trên n n quang ph liên t c. b) Ngu n phát Các ch t r n, l ng và khí u cho ư c các quang ph h p th . c) c i m V trí các v ch t i n m úng v trí các v ch màu trong quang ph v ch phát x c a ch t khí hay hơi ó. d) i u ki n thu ư c quang ph h p th Nhi t c a ám khí hay hơi h p th ph i nh hơn nhi t c a ngu n phát ra quang ph liên t c e) S o s c các v ch quang ph M i nguyên t hóa h c ch h p th nh ng b c x nào mà nó có kh năng phát x , và ngư c l i, nó ch phát ra nh ng b c x nào mà nó có kh năng h p th . nh lu t trên còn ư c g i là nh lu t 6) TIA H NG NGO I. TIA T NGO I. TIA X Tia h ng ngo i a) nh nghĩa Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  14. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Tia h ng ngo i là nh ng b c x không nhìn th y ư c có bư c sóng l n hơn bư c sóng ánh sáng (λ > 0,76 µm) n vài mm. Tia h ng ngo i có b n ch t sóng i n t b) Ngu n phát M i v t có nhi t cao hơn 0K u phát ra tia h ng ngo i. Môi trư ng xung quanh, do có nhi t cao hơn 0K nên cũng phát ra tia h ng ngo i. V t có nhi t càng th p thì phát càng ít tia có bư c sóng ng n, mà ch phát các tia có bư c sóng dài. Thân nhi t c a con ngư i có nhi t kho ng 370C (310 K) cũng là m t ngu n phát tia h ng ngo i, nhưng ch phát ch y u là các tia có bư c sóng t 9 µm tr lên. Ngoài như nh ng ng v t máu nóng cũng phát ra tia h ng ngo i. B p ga, b p than cũng là nh ng ngu n phát tia h ng ngo i. t o nh ng chùm tia h ng ngo i nh hư ng, dùng trong k thu t, ngư i ta thư ng dùng èn i n dây tóc nhi t th p và c bi t là dùng iôt phát quang h ng ngo i. Ánh sáng m t tr i có kho ng 50% năng lư ng thu c v tia h ng ngo i. c) Tính ch t và ng d ng Tính ch t n i b t nh t là có tác d ng nhi t r t m nh. Tia h ng ngo i d b các v t h p th , năng lư ng c a nó chuy n hóa thành nhi t năng khi n cho v t nóng lên. Tính ch t này ư c ng d ng trong s y khô ho c sư i m. Tác d ng lên kính nh h ng ngo i. ư c ng d ng ch p nh h ng ngo i ban êm trong kĩ thu t quân s . Tia h ng ngo i có kh năng gây ra m t s ph n ng hóa h c. Vì v y ngư i ta ch t o ư c phim nh có th ch p ư c tia h ng ngo i ch p nh ban êm, ch p nh h ng ngo i c a nhi u thiên th . Tia h ng ngo i cũng có th bi n i u ư c như sóng i n t cao t n. Tính ch t này cho phép ta ch t o ư c nh ng b i u khi n t xa. Trong quân s , tia h ng ngo i có r t nhi u ng d ng a d ng: ng nhòm h ng ngo i quan sát và lái xe ban êm, camêra h ng ngo i, tên l a t ng tìm m c tiêu d a vào tia h ng ngo i do m c tiêu phát ra… Tia h ng ngo i còn có kh năng gây ra hi n tư ng quang i n v i m t s ch t bán d n. (H c chương Lư ng t ánh sáng). Tia t ngo i a) nh nghĩa Tia h ng ngo i là nh ng b c x không nhìn th y ư c có bư c sóng nh hơn bư c sóng ánh sáng tím (λ < 0,38 µm) n vài nm. Tia t ngo i cũng có b n ch t sóng i n t b) Ngu n phát Nh ng v t có nhi t cao (t 20000C tr lên) u phát tia t ngo i. Nhi t c a v t càng cao thì ph t ngo i c a v t càng kéo dài v phía sóng ng n. H quang i n có nhi t trên 30000C là m t ngu n t ngo i m nh, b m t c a M t Tr i có nhi t ch ng 6000K là ngu n t ngo i r t m nh. Trong các phòng thí nghi m, nhà máy th c ph m, b nh vi n,… ngu n t ngo i ch y u là èn hơi th y ngân. c) Tính ch t Tia t ngo i tác d ng lên phim nh. Tia t ngo i kích thích s phát quang c a nhi u ch t ( èn huỳnh quang). Tia t ngo i kích thích nhi u ph n ng hóa h c. Tia t ngo i làm ion hóa không khí và nhi u ch t khí khác. Tia t ngo i có tác d ng sinh h c. Tia t ngo i b nư c, th y tinh,… h p th r t m nh nhưng l i có th truy n qua ư c th ch anh. d) S h p th tia t ngo i Th y tinh thông thư ng h p th m nh tia t ngo i. Th ch anh, nư c và không khí u trong su t i v i các tia có bư c sóng trên 200 nm, và h p th các tia có bư c sóng ng n hơn. T ng ôzôn h p th h u h t các tia có bư c sóng dư i 300 nm và là “t m áo giáp” b o v cho ngư i và sinh v t trên m t t kh i tác d ng h y di t c a các tia t ngo i c a M t Tr i. e) ng d ng Trong y h c, tia t ngo i ư c s d ng ti t trùng các d ng c ph u thu t, ch a m t s b nh. Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
  15. ®Æng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Trong công nghi p th c ph m, tia t ngo i ư c s d ng ti t trùng cho th c ph m trư c khi óng gói ho c óng h p. Trong công nghi p cơ khí, tia t ngo i ư c s d ng tìm các v t n t trên b m t các v t b ng kim lo i. Tia X a) Khái ni m tia X Tia X, (hay còn g i là tia Rơn-ghen) là các b c x i n t có bư c sóng ng n hơn c a tia t ngo i (bư c sóng n m trong kho ng t 10–11 m n 10–8 m). Ngư i ta phân bi t tia X làm hai lo i: tia X c ng là các tia có bư c sóng ng n và tia X m m là các tia có bư c sóng dài hơn. b) Tính ch t Tia X có kh năng âm xuyên m nh, ây là tính ch t n i b t và quan tr ng nh t c a tia X. Tia X có bư c sóng càng ng n thì kh năng âm xuyên càng l n, ta nói là nó càng c ng. Tia X làm en kính nh, nên dùng ch p i n trong y t . Tia X làm phát quang m t s ch t. Tia X làm ion hóa không khí. Tia X có tác d ng sinh lí, nó h y di t t bào, nên dùng ch a b nh ung thư. c) Công d ng Ngoài m t s công d ng chu n oán và ch a tr m t s b nh trong y h c, tia X còn ư c s d ng trong công nghi p tìm khuy t t t trong các v t úc b ng kim lo i và trong các tinh th . ư c s d ng trong giao thông ki m tra hành lí c a hành khách i máy bay. S d ng trong các phòng thí nghi m nghiên c u thành ph n và c u trúc c a v t r n. Thang sóng i n t Sóng vô tuy n, tia h ng ngo i, ánh sáng nhìn th y, tia t ngo i, tia X, tia gamma, u có cùng b n ch t, cùng là sóng i n t , ch khác nhau v t n s (hay bư c sóng). Các sóng này t o thành m t ph liên t c g i là thang sóng i n t . Gi a các vùng tia không có ranh gi i rõ r t. Các sóng i n t có bư c sóng càng ng n thì kh năng âm xuyên càng m nh , d tác d ng lên kính nh, d làm phát quang các ch t và d ion hoá không khí . Các sóng i n t có bư c sóng càng dài thì càng d quan sát hi n tư ng giao thoa c a chúng . T p h p t t c các lo i tia trên thành m t b ng s p x p th t theo bư c sóng hay t n s làm thành thang sóng i nt . B ng thang sóng i n t so sánh theo th t tăng d n c a bư c sóng λ: Tia gamma γ: λ < 10–11 m Tia X: 10–11 m < λ < 10–8 m Tia t ngo i: 10–9 m < λ < 0,38.10–6 m Ánh sáng nhìn th y: 0,38.10–6 m < λ < 0,76.10–6 m Tia h ng ngo i: 0,76.10–6 m < λ < 10–3 m Sóng vô tuy n: 10–4 m < λ < 103 m Website : www.hocmai.vn - Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t !
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0