Lý thuyết sóng ánh sáng và một số đề thi thử

Bài t p 12 luy n thi ð i h c - Tr n Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557)

Trang 1

TçN S—C ¼ GIAO THOA çNH SçNG
A. LÝ THUY T
TÁN S C ÁNH SÁNG
* S tán s c ánh sáng
Tán s c ánh sáng là s phân tách m t chùm sáng ph c t p thành
các chùm sáng ñơn s c.
* Ánh sáng ñơn s c, ánh sáng tr ng
ñ
Ánh sáng ñơn s c là ánh sáng không b tán s c khi ñi qua lăng
kính. M i ánh sáng ñơn s c có m t màu nh t ñ nh g i là màu ñơn s c.
M i màu ñơn s c trong m i môi trư ng có m t bư c sóng xác
ñ nh. Chú ý r ng màu s c ñư c qui ñ nh b i t n s sóng ánh sáng và
tím
không ñ i khi truy n ñi trong các môi trư ng khác nhau.
Khi truy n qua các môi trư ng trong su t khác nhau v n t c c a ánh sáng thay ñ i, bư c sóng c a
ánh sáng thay ñ i còn t n s c a ánh sáng thì không thay ñ i.
Ánh sáng tr ng là t p h p c a vô s ánh sáng ñơn s c khác nhau có màu bi n thiên liên t c t ñ ñ n
tím.
D i có màu như c u v ng có có vô s màu nhưng ñư c chia thành 7 nhóm màu chính (mà m t ngư i có
th phân bi t ñư c) là ñ , cam, vàng, l c, lam, chàm, tím, còn g i là quang ph c a ánh sáng tr ng.
Chi t su t c a các ch t l ng trong su t ñ i v i các ánh sáng ñơn s c khác nhau là khác nhau, chi t su t
bi n thiên theo màu s c c a ánh sáng và tăng d n t màu ñ ñ n màu tím: nñ < ncam <. . . . < ntím và v n t c ánh
sáng truy n trong môi trư ng ñó thì ngư c l i: vñ > vcam >. . . . > vtím.
Tính ch t này là tính ch t chung cho m i môi trư ng trong su t . Khi ánh sáng tr ng truy n qua các môi
trư ng trong su t như lư ng ch t ph ng ,b n m t song song , th u kính , lăng kính . . . ñ u x y ra hi n tư ng tán
s c nhưng th hi n rõ nh t khi truy n qua lăng kính. Hi n tư ng tán s c x y ra ñ ng th i v i hi n tư ng khúc x
ánh sáng .
* ng d ng c a s tán s c ánh sáng
Hi n tư ng tán s c ánh sáng ñư c dùng trong máy quang ph ñ phân tích m t chùm sáng ña s c, do các
v t sáng phát ra, thành các thành ph n ñơn s c.
Nhi u hi n tư ng quang h c trong khí quy n, như c u v ng ch ng h n x y ra do s tán s c ánh sáng. ðó là
vì trư c khi t i m t ta, các tia sáng M t Tr i ñã b khúc x và ph n x trong các gi t nư c.
Hi n tư ng tán s c làm cho nh c a m t v t trong ánh sáng tr ng qua th u kính không r nét mà b nhòe,
l i b vi n màu s c (g i là hi n tư ng s c sai).
NHI U X ÁNH SÁNG
Hi n tư ng nhi u x là hi n tư ng ánh sáng không tuân theo ñ nh lu t truy n th ng .
Hi n tư ng nhi u x quan sát ñư c khi ánh sáng truy n qua l nh , ho c g n mép c a nh ng v t trong su t
hay không trong su t .
Hi n tư ng nhi u x gi i thích ñư c khi coi ánh sáng có tính ch t sóng. M i l nh ho c khe h p khi có ánh
sáng truy n qua s tr thành m t ngu n phát sóng ánh sáng th c p.
M i chùm ánh sáng ñơn s c là m t chùm sáng có bư c sóng và t n s xác ñ nh:
c 3.10 8 (m / s )
.
- Trong chân không , bư c sóng xác ñ nh b i công th c : λ (m) = =
f
f ( Hz )
v
c
λ
- Trong môi trư ng trong su t có chi t su t n: λ ' = =
= .
f n. f
n
GIAO THOA ÁNH SÁNG – GIAO THOA ÁNH SÁNG TR NG
* Hi n tư ng giao thoa ánh sáng
Hai chùm sáng k t h p là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng t n s và cùng pha ho c có ñ l ch pha
không ñ i theo th i gian.
Khi hai chùm sáng k t h p g p nhau chúng s giao thoa v i nhau: Nh ng ch 2 sóng g p nhau mà cùng
pha v i nhau, chúng tăng cư ng l n nhau t o thành các vân sáng. Nh ng ch hai sóng g p nhau mà ngư c pha
v i nhau, chúng tri t tiêu nhau t o thành các vân t i. N u hai ngu n cùng pha thì vân trung tâm là vân sáng.


Trang 2

N u chùm sáng t i g m nhi u b c x thì trê màn thu ñư c là các h th ng vân xen k nhau v i các
kho ng vân khác nhau. T i vân trung tâm có s ch ng ch p c a các h th ng vân và có màu là t ng h p c a các
b c x . T i m t s ñi m trên màn cũng có hi n tư ng ch ng ch p này g là s trùng vân. Kho ng cách gi a hai
vân g n nh t có màu gi ng màu vân trung tâm g i là kho ng trùng vân.
N u dùng ánh sáng tr ng thì h th ng vân giao thoa c a các ánh sáng ñơn s c khác nhau s không trùng
khít v i nhau: chính gi a, vân sáng c a các ánh sáng ñơn s c khác nhau n m trùng v i nhau cho m t vân sáng
tr ng g i là vân tr ng chính gi a. hai bên vân tr ng chính gi a, các vân sáng khác c a các sóng ánh sáng ñơn
s c khác nhau không trùng v i nhau n a, chúng n m k sát bên nhau và cho nh ng quang ph có màu như
c u v ng.
Hi n tư ng giao thoa ánh sáng là b ng ch ng th c nghi m quan tr ng kh ng ñ nh ánh sáng có tính ch t
sóng.
* V trí vân, kho ng vân
λD
+ V trí vân sáng: xs = k
; v i k ∈ Z.
a
λD
+ V trí vân t i: xt = (2k + 1)
; v i k ∈ Z.
2a
+ Kho ng vân là kho ng cách gi a 2 vân sáng (ho c 2 vân t i) liên ti p:
λD
. Gi a n vân sáng liên ti p có (n – 1) kho ng vân.
i=
a

MÁY QUANG PH - CÁC LO I QUANG PH
Máy quang ph :
ð nh nghĩa: Máy quang ph là d ng c dùng ñ phân tích chùm sáng có nhi u thành ph n thành
nh ng thành ph n ñơn s c khác nhau .
Nguyên t c ho t ñ ng: D a vào hi n tư ng tán s c ánh sáng .
C u t o: C u t o g m 3 b ph n chính: ng chu n tr c, h tán s c và bu ng nh

L1

F1

P
L2

F2

E
ng chu n tr c: ng chu n tr c là b ph n có d ng m t cái ng, g m m t th u kính h i t (L1) g n m t
ñ u ng, ñ u còn l i có m t khe h p, tiêu ñi m (F) n m tiêu di n c a th u kính. ng chu n tr c có tác d ng
t o ra chùm tia ló sau th u kính L1 là chùm sáng song song.
H tán s c: H tán s c g m m t ho c vài th u kính (P), có tác d ng tán s c chùm sáng ph c t p truy n t
ng chu n tr c t i lăng kính.
Bu ng nh: Bu ng nh là m t h p kín g m m t th u kính h i t (L2 ) và m t t m kính m ho c kính nh
(E) ñ t t i têu di n c a th u kính. Bu ng nh có tác d ng ghi l i quang ph c a ngu n sáng.
Quang ph liên t c:
ð nh nghĩa: Quang ph liên t c là quang ph g m nhi u dãi màu t ñ ñ n tím , n i li n nhau m t cách
lien t c .
Ngu n phát sinh quang ph liên t c: Các ch t r n , ch t l ng , ch t khí áp su t l n khi b nung nóng s
phát ra quang ph lien t c .
Tính ch t:
- Quang ph liên t c không ph thu c vào b n ch t c a v t phát sáng .
- Quang ph liên t c ph thu c vào nhi t ñ c a v t phát sáng . Khi nhi t ñ tăng d n thì cư ng ñ b c x
càng m nh và mi m quang ph lan d n t b c x có bư c sóng dài sang b c x có bư c sóng ng n.
Quang ph v ch phát x :


Trang 3

ð nh nghĩa: Quang ph g m các v ch màu riêng l , ngăn cách nhau b ng nh ng kho ng t i, ñư c g i là
quang ph v ch phát x .
Ngu n phát ra quang ph v ch phát x : Các ch t khí hay hơi áp su t th p phát ra khi b kích thích phát
sáng .
Tính ch t :
- M i nguyên t hoá h c khi b kích thích , phát ra các b c x có bư c sóng xác ñ nh và cho m t quang
ph v ch phát x riêng , ñ c trưng cho nguyên t y .
- Các nguyên t khác nhau , phát ra quang ph v ch khác h n nhau v : s lư ng các v ch , màu s c
các v ch, v trí (t c là bư c sóng)c a các v ch và v cư ng ñ sáng c a các v ch ñó .
Quang ph v ch h p th :
ð nh nghĩa: Quang ph liên t c thi u m t s v ch màu do b ch t khí (hay hơi kim lo i) h p th , ñư c g i
là quang ph v ch h p th . (Như v y: Quang ph v ch h p th là nh ng v ch t i trên n n c a quang ph liên
t c)
Ngu n phát ra quang ph v ch h p th : Chi u ánh sáng t m t ngu n qua kh i khí hay hơi b nung nóng
r i chi u qua máy quang ph , ta s thu ñư c quang ph v ch h p th .
ði u ki n ñ có quang ph v ch h p th là: nhi t ñ c a ngu n sáng ph i l n hơn nhi t ñ c a ñám khí.
Tính ch t:
- Quang ph v ch h p th ph thu c vào b n ch t c a khí h p th . M i ch t khí h p th có m t quang ph
v ch h p th ñ c trưng.
- Trong quang ph v ch có s ñ o s c như sau: m i nguyên t hoá 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 b c x nào mà nó có kh năng h p th .
Phân tích quang ph :
- Phân tích quang ph là gì ?
Phân tích quang ph là phương pháp v t lí dùng ñ xác ñ nh thành ph n hoá h c c a m t h p ch t, d a vào
vi c nghiên c u quang ph c a ánh sáng do ch t ñó phát x ho c h p th .
- Phép phân tích quang ph có ưu ñi m như th nào ?
o Cho k t qu nhanh, cùng m t lúc xác ñ nh ñư c s có m t c a nhi u nguyên t .
o ð nh y r t cao, cho phép phát hi n ñư c hàm lư ng r t nh có trong m u nghiên c u.
o Cho phép nghiên c u t xa, như phát hi n thành ph n c u t o c a m t tr i , các ngôi sao. . . .
TIA H NG NGO I – TIA T NGO I – TIA X
Tia h ng ngo i – Tia t ngo i.
* Phát hi n tia h ng ngo i và t ngo i
ngoài quang ph ánh sáng nhìn th y ñư c, c hai ñ u ñ và tím, còn có nh ng b c x mà m t không
nhìn th y, nhưng nh m i hàn c a c p nhi t ñi n (h ng ngo i và t ngo i) và b t huỳnh quang (t ngo i) mà ta
phát hi n ñư c. Các b c x ñó g i là tia h ng ngo i và tia t ngo i.
Tia h ng ngo i và tia t ngo i có cùng b n ch t v i ánh sáng.
Tia h ng ngo i và tia t ngo i cũng tuân theo các ñ nh lu t: truy n th ng, ph n x , khúc x , và cũng gây
ñư c hi n tư ng nhi u x , giao thoa như ánh sáng thông thư ng.
* Tia h ng ngo i
+ Các b c x không nhìn th y có bư c sóng dài hơn 0,76µm ñ n kho ng vài milimét ñư c g i là tia h ng
ngo i.
+ M i v t có nhi t ñ cao hơn nhi t ñ môi trư ng ñ u phát ra tia h ng ngo i. Cơ th ngư i phát ra tia h ng
ngo i có bư c sóng t 9 µm tr lên. Ngu n phát tia h ng ngo i thông d ng là lò than, lò ñi n, ñèn ñi n dây tóc.
+ Tính ch t:
- Tính ch t n i b t nh t c a tia h ng ngo i là tác d ng nhi t: v t h p th tia h ng ngo i s nóng lên.
- Tia h ng ngo i có kh năng gây ra m t s ph n ng hóa h c, có th tác d ng lên m t s lo i phim nh,
như lo i phim h ng ngo i dùng ch p nh ban ñêm.
- Tia h ng ngo i có th ñi u bi n ñư c như sóng ñi n t cao t n.
- Tia h ng ngo i có th gây ra hi u ng quang ñi n trong m t s ch t bán d n.
+ ng d ng:
- Tia h ng ngo i dùng ñ s y khô, sư i m.
- S d ng tia h ng ngo i ñ ch p nh b m t Trái ð t t v tinh.
- Tia h ng ngo i ñư c dùng trong các b ñi u khi n t xa ñ ñi u khi n ho t ñ ng c a tivi, thi t b nghe,
nhìn, …


Trang 4

- Tia h ng ngo i có nhi u ng d ng ña d ng trong lĩnh v c quân s : Tên l a t ñ ng tìm m c tiêu d a vào
tia h ng ngo i do m c tiêu phát ra; camera h ng ngo i dùng ñ ch p nh, quay phim ban ñêm; ng nhòm h ng
ngo i ñ quan sát ban ñêm.
* Tia t ngo i
+ Các b c x không nhìn th y có bư c sóng ng n hơn 0,38 µm ñ n c vài nanômét ñư c g i là tia t ngo i.
+ Ngu n phát: Nh ng v t ñư c nung nóng ñ n nhi t ñ cao (trên 20000C) ñ u phát tia t ngo i. Ngu n phát
tia t ngo i ph bi n hơn c là ñèn hơi th y ngân và h quang ñi n.
+ Tính ch t:
- Tác d ng m nh lên phim nh, làm ion hóa không khí và nhi u ch t khí khác.
- Kích thích s phát quang c a nhi u ch t, có th gây m t s ph n ng quang hóa và ph n ng hóa h c.
- Có m t s tác d ng sinh lí: h y di t t bào da, làm da rám n ng, làm h i m t, di t khu n, di t n m m c, …
- Có th gây ra hi n tư ng quang ñi n.
- B nư c, th y tinh… h p th r t m nh nhưng l i có th truy n qua ñư c th ch anh.
+ S h p th tia t ngo i:
Th y tinh h p th m nh các tia t ngo i. Th ch anh, nư c và không khí ñ u trong su t v i các tia có
bư c sóng trên 200 nm, và h p th m nh 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 ñ t kh i tác d ng h y di t c a các tia t ngo i c a M t Tr i.
+ ng d ng: Thư ng dùng ñ kh trùng nư c, th c ph m và d ng c y t , dùng ch a b nh (như b nh còi
xương), ñ tìm v t n t trên b m t kim lo i, …
Tia X – Thang sóng ñi n t .
* Tia X: Tia X là nh ng sóng ñi n t có bư c sóng t 10-11 m ñ n 10-8 m.
* Cách t o ra tia X: Cho m t chùm tia catôt – t c là m t chùm electron có năng lư ng l n – ñ p vào m t
v t r n thì v t ñó phát ra tia X.
Có th dùng ng Rơn-ghen ho c ng Cu-lít-dơ ñ t o ra tia X.
* Tính ch t c a tia X:
+ Tính ch t ñáng chú ý c a tia X là kh năng ñâm xuyên. Tia X xuyên qua ñư c gi y, v i, g , th m chí c
kim lo i n a. Tia X d dàng ñi xuyên qua t m nhôm dày vài cm, nhưng l i b l p chì vài mm ch n l i. Do ñó
ngư i ta thư ng dùng chì ñ làm các màn ch n tia X. Tia X có bư c sóng càng ng n thì kh năng ñâm xuyên
càng l n; ta nói nó càng c ng.
+ Tia X có tác d ng m nh lên phim nh, làm ion hóa không khí.
+ Tia X có tác d ng làm phát quang nhi u ch t.
+ Tia X có th gây ra hi n tư ng quang ñi n h u h t kim lo i.
+ Tia X có tác d ng sinh lí m nh: h y di t t bào, di t vi khu n, …
* Công d ng c a tia X:
Tia X ñư c s d ng nhi u nh t ñ chi u ñi n, ch p ñi n, ñ ch n ñoán ho c tìm ch xương gãy, m nh
kim lo i trong ngư i…, ñ ch a b nh (ch a ung thư). Nó còn ñư c dùng trong công nghi p ñ ki m tra ch t
lư ng các v t ñúc, tìm các v t n t, các b t khí bên trong các v t b ng kim lo i; ñ ki m tra hành lí c a hành
khách ñi máy bay, nghiên c u c u trúc v t r n...
* Thang sóng ñi n t :
Gi thuy t c a M c – xoen: Ánh sáng là sóng ñi n t có bư c sóng r t ng n so v i sóng vô tuy n , lan
truy n trong không gian ( T c là ánh có b n ch t sóng )
c
M i li n h gi a tính ch t ñi n t v i tính ch t quang c a môi trư ng: = εµ hay n = εµ
v
Trong ñó: ε là h ng s ñi n môi, ε ph thu c vào t n s f c a ánh sáng; µ là ñ t th m .
- Sóng vô tuy n, tia h ng ngo i, ánh sáng nhìn th y, tia t ngo i, tia X, tia gamma ñ u có b n ch t là sóng
ñi n t . Chúng có cách thu, phát khác nhau, có nh ng tính ch t r t khác nhau và gi a chúng không có ranh gi i
rõ r t.
- Nh ng sóng ñi n t có bư c sóng dài thì d quan sát hi n tư ng giao thoa, bư c sóng càng ng n thì tính
ñâm xuyên càng m nh .
- Thang sóng ñi n t ñư c s p x p và phân lo i theo th t bư c sóng gi m d n t trái qua ph i


10

4

10

2

1

10

−2

10

−4

10

P h ö ô n g p h a ùp v o â t u y e án

−6

V a ät
n o ùn g
O Án g
t r e ân
t ia
0
2000 C
X

10

Tia gamma

Söï
p h a ân
ra õ
p h o ùn g x a ï

Tia X

Tia töû ngoaïi

Tia hoàng ngoaïi

Soùng voâ tuyeán ñieän

P h a ùt

C a ùc
n g u o àn
s a ùn g
AÙnh saùng nhìn thaáy

V a ät
n o ùn g
d ö ô ùi
5000C

M a ùy p h a ùt
v o â t u y e án ñ i e än

Trang 5

−8

−10

10

10

−12

P h ö ô n g p h a ùp c h u ïp a ûn h

Thu

P h ö ô n g p h a ù p q u a n g ñ i e än

P h ö ô n g p h a ùp n h i e ät ñ i e än
P h ö ô n g p h a ù p i o n h o ùa

T h a n g s o ùn g ñ i e än t ö ø v a ø c a ù c h t h u , p h a ùt

MiÒn sãng ®iÖn tõ
Sãng v« tuyÕn ®iÖn
Tia hång ngoai

B−íc sãng (m)
3.104 ÷ 10−4
10−3 ÷ 7, 6.10−7

TÇn sè (Hz)
104 ÷ 3.1012
3.1011 ÷ 4.1014

¸nh s¸ng nh×n thÊy
Tia tñ ngo¹i

7, 6.10−7 ÷ 3,8.10−7

4.1014 ÷ 8.1014

3,8.10−7 ÷ 10−9

8.1014 ÷ 3.1017

Tia X
Tia gamma

10−8 ÷ 10−11
D−íi 10-11

3.1016 ÷ 3.1019
Trªn 3.1019

10

−14

λ (m )


Trang 6

CH

ï¦ Væ PHóñNG PHçP GIgI TOçN
Phn 1: TŸn sc Ÿnh sŸng
Ch ñ 1: Tán s c ánh sáng qua lăng kính
- Tính góc l ch gi a tia ñ - tia tím trong tán s c ánh sáng qua lăng kính.
- Tính b r ng quang ph thu ñư c trên màn.
Phương pháp gi i
- Khúc x ánh sáng: ni .sini = nr.sinr.
n
- Ph n x toàn ph n: sinigh = 2 ; v i n1 n2.
L
n1
- Các công th c lăng kính:
xñ
Dt
Dñ
- sini1 = n sinr1
∆D
- sini2 = n sinr2
ð
x xt
- A = r1 + r2
- D = i1 + i2 – A
Tím
+ Trư ng h p i và A nh : i1 = nr1; i2 = nr2: D = (n – 1)A
+ Góc l ch c c ti u:
A

r1 = r2 =
Dmin ⇔ 
2 ⇒ Dmin = 2i1 − A
i1 = i2

- Tính góc l ch gi a tia ñ - tia tím trong tán s c ánh sáng qua lăng kính.
N u góc chi t quang A bé (A 100), ta có: Dñ = (nñ – 1)A; Dt = (nt – 1)A ∆D = Dt – Dñ = (nt – nñ)A
N u góc l n (A 100, i1, i2 l n) ta tính D theo công th c D = i1 + i2 – A cho t ng b c x r i tính góc l ch.
- Tính b r ng quang ph thu ñư c trên màn.
+ Cách 1: Áp d ng công th c g n ñúng: tan ∆D = x/L x
+ Cách 2: tan Dñ = xñ/L xñ, tan Dt = xt/L xt. x = xt – xñ.
Chú ý: Chi t su t c a kh i ch t trong su t ñ i v i các ánh sáng ñơn s c khác nhau là khác nhau và l n
nh t ñ i v i tia tím, nh nh t ñ i v i tia ñ . Tích s gi a λ.n = h ng s = c.T
Ch ñ 2: Tán s c ánh sáng qua m t nư c, b n m t song song
- Tính góc l ch gi a tia ñ - tia tím trong tán s c ánh sáng qua m t nư c.
- Tính b r ng quang ph thu ñư c trên ñáy b .
Phương pháp gi i
- Áp d ng ñ nh lu t khúc x ánh sáng: sini = nr.sinr cho tia ñ và tia
i
tím, ta ñư c:
sini = nñ.sinrñ rñ
sini = nt.sinrt rt
rñ
Góc l ch: ∆D = rñ – rt
rt ∆D
- B r ng quang ph thu ñư c trên ñáy b :
tanrñ = xñ/h; tanrt = xt/h x = xñ – xt.
tím ñ
- N u tia t i vuông góc v i b m t phân cách thì không có hi n
tư ng tán s c .
Ch ñ 3: Tán s c ánh sáng qua th u kính
- Xác ñ nh v trí tiêu ñi m c a tia ñ , tia tím, ….
- Tính kho ng cách t tiêu ñi m tia ñ ñ n tiêu ñi m tia tím khi cho chùm sáng tr ng qua th u kính
Phương pháp gi i
 1
1 
1
- Áp d ng công th c th u kính: D =
= (n -1)  +

 R R  . ( n là chi t su t c a ch t làm th u kính
f
2 
 1
ñ i v i môi trư ng ñ t th u kính và R1, R2 là bán kính các m t cong v i qui ư c m t l i R 0, lõm
R 0, ph ng R = 0 ).


-

Trang 7

N u bi t n ta có th tính ñư c f tương ng và tìm ñư c kho ng cách t tiêu ñi m tia ñ ñ n tiêu ñi m
tia tím như yêu c u bài toán.

Ánh sáng tr ng
∗ ð i v i màu ñ :
 1
1
1 
= (n ñ − 1) +

 R R  Quang tr c chính
fñ
 1
2 
∗ ð i v i màu tím :
 1
1
1 
= (nt − 1) +

R R 
ft
2 
 1

Fñ
O

= Kho ng cách gi a hai tiêu ñi m ñ và tím là: x = Ft Fñ = f ñ − f t

tím

Ft
ft
x
fñ

ñ


Trang 8

Phn 2: Giao thoa Ÿnh sŸng
Ch ñ 1: Kh o sát hi n tư ng giao thoa.
- Kh o sát hi n tư ng giao thoa v i hai khe Young.
- Thi t l p bi u th c xác ñ nh v trí vân sáng, vân t i. Tính kho ng vân.
- ð t h vân trong môi trư ng chi t su t n. Tính kho ng vân m i.
Phương pháp gi i
M2
- G i kho ng cách t khe S ñ n
M
hai khe S1, S2 l n lư t là d1’ và d2’.
- Chi u qua khe sáng S ánh sáng
S1
d1
x
ñơn s c. Hai khe S1, S2 nh n sóng t
d2
khe S g i ñ n nên thõa mãn ñi u ki n S a I
O
k t h p. K t qu là trên màn E có
D
nh ng ñi m mà hai sóng ánh sáng
S2
cùng pha, tăng cư ng l n nhau và t o
E
thành vân sáng, nh ng ñi m hai sóng
ánh sáng ngư c pha tri t tiêu l n nhau
và t o thành vân t i.
- ð kh o sát tính ch t c a m t ñi m M b t kì trên màn, ta xét hi u ñư ng ñi (còn g i là quang trình) c a
tia sáng theo hai ñư ng ñi SS1M và SS2M:
/
/
δ = ( d 2 + d 2 ) − ( d1 + d1 ) = d 2 − d1
2
a 

d = D +x +  
2  2

2
Ta có:
d − d1 = 2xa ⇔ ( d 2 + d1 )( d 2 − d1 ) = 2xa
2 2
a 

2
d1 = D 2 +  x −  
2 

N u x r t bé so v i D (x thư ng ñư c tính c mm còn D ñư c tính c m), ta có th tính g n ñúng:
xa
d 2 + d1 = 2D ⇒ δ = d 2 − d1 =
D
xa
λD
λD
= kλ ⇒ x S = k
= ki v i i là kho ng vân: i =
.
- N u M là vân sáng: δ = d 2 − d1 =
D
a
a
o V i k = 0 x = 0: Vân trung tâm là vân sáng.
o V i k = ±1, ±2, … là các vân sáng b c 1, b c 2, …
xa 
1
1  λD 
1

- N u M là vân t i: δ = d 2 − d1 =
=  k +  λ ⇒ xT =  k + 
= k + i
D 
2
2 a 
2

o V i k = 0; -1: vân t i b c 1 (vân t i th nh t c nh vân trung tâm): xT1 = ±0,5i.
o V i k = 1, -2: vân t i b c 2: xT2 = ±1,5i.
- N u ñ t c h vân trong môi trư ng chi t su t n, v i a và D không ñ i thì bư c sóng và kho ng vân gi m
λ
i
ñi n l n so v i bư c sóng và khoàng vân trong chân không , t c là: λ ' = ; i ' = .
n
n
2
2

2


Trang 9

Ch ñ 2: Giao thoa v i ánh sáng tr ng.
- Mô t hi n tư ng giao thoa v i ánh sáng tr ng.
- Xác ñ nh b r ng quang ph b c 1, b c 2, …, b c n.
- Xác ñ nh ph n giao nhau c a các quang ph b c 2, 3…; ñ r ng khe ñen gi a quang ph b c 1 – 2.
- Xác ñ nh s b c x và bư c sóng c a t ng b c x cho vân sáng, vân t i t i M t a ñ x.
Phương pháp gi i
- Mô t hi n tư ng: N u thay ánh sáng ñơn s c trong thí nghi m Young b ng ánh sáng tr ng thì trên màn
ta thu ñư c vân trung tâm là vân sáng tr ng, hai bên là d i sáng gi ng như c u v ng, màu tím trong , màu
ñ
ngoài. Hi n tư ng trên ñư c gi i thích là do trong ánh sáng tr ng có vô s các b c x ñơn s c, m i b c
x cho m t h vân giao thoa riêng. S ch ng ch p c a các h vân ñó hình thành nên các d i màu quang ph .
- B r ng quang ph b c 1 ñư c tính t xT1 ñ n xDD1, tương t như th cho b r ng quang ph b c 2, 3, …

QPB4
QPB3

o B r ng quang ph b c 1: x1 = x d1 − x t1 =

( λd − λ t ) D = i

o B r ng quang ph b c 2: x 2 = x d2 − x t 2 = 2
o B r ng quang ph b c 3: x 3 = x d3 − x t 3 = 3
o
o
o
-

T i m t ñi

QPB4

QPB2 QPB1 Vân sáng QPB1 QPB2
tr ng

a

QPB3

d

− it

( λd − λ t ) D = 2x

a
( λd − λt ) D

1

= 3x1
a
ð r ng khe ñen gi a vân sáng tr ng trung tâm v i QPB1: xt1 = it
( 2λ t − λ d ) D
ð r ng khe ñen gi a QPB1 v i QPB2: ∆x1 = x t2 − x d1 =
a
( 2λ d − 3λ t ) D
Ph n giao nhau gi a QPB2 và QPB3: ∆x 2 = x d2 − x t3 =
a
m M có t a ñ x trên màn.

λD
v i
a
λ ∈ [ 0,38µm → 0, 76µm ] (tùy bài toán có th cho kho ng này khác nhau, n u ñ không cho
thì m c ñ nh là kho ng này)
Cách 1: Thay λ vào, ta ñư c các giá tr k tương ng. ng v i m i giá tr c a k thì s
xa
→k→λ
có m t b c x cho vân sáng M và tính giá tr λ các b c x ñó: k =
λD
Cách 2: Thay các s nguyên liên ti p k vào bi u th c, k nào cho λ thu c kho ng bi n
xa
→λ
thiên c a nó thì nh n và nh n luôn giá tr λ tương ng: λ =
kD
1  λD

o Nh ng b c x cho vân t i (b t t, b thi u) t i M thõa mãn ñi u ki n: x =  k + 
r i gi i
2 a

tương t trư ng h p trên ñ tìm λ.

o Nh ng

b c

x

cho

vân

sáng

t i

M

thõa

mãn

ñi u

ki n:

x=k

Ch ñ 3: Cho b r ng mi n giao thoa, xác ñinh s vân sáng, vân t i trong mi n giao thoa.
Phương pháp gi i
- Tương t trư ng h p giao thoa sóng cơ khi hai ngu n cùng pha, ta có th tính ñư c s vân sáng, vân t i
L
λD
trong mi n giao thoa khi bi t b r ng mi n giao thoa L:
=k+b v i i =
2i
a
o Vân sáng: 2k + 1 (1 ñây là k thêm vân sáng trung tâm)
 2k ( b 0, 5 )

o Vân t i: 
2k + 2 ( b ≥ 0,5 )


Lý thuyết sóng ánh sáng và một số đề thi thử

Recommended

Recommended

More Related Content

More from tuituhoc

More from tuituhoc (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Lý thuyết sóng ánh sáng và một số đề thi thử