CHƯƠNG V – BÀI 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG

Bài học,Vật Lý 12,Vật Lý Phổ Thông 3 bình luận

I- Nhiễu xạ ánh sáng

Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt.

II- Thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng

1/ Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc

Cho chùm sáng trắng qua kính lọc sắc ta sẽ được chùm sáng đơn sắc. Cho chùm ánh sáng đơn sắc qua hai khe hẹp S1 và S2 đặt rất gần nhau và song song với nhau.

– Đặt mắt sau màn chứa hai khe S1 và S2 sao cho chùm ánh sáng qua hai khe lọt vào mắt. Điều tiết mắt nhìn vào khe S ta sẽ thấy có một vùng sáng hẹp, trong đó có những vạch sáng và vạch tối xen kẽ nhau một cách đều đặn. Hiện tượng này gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.

2/ Thí nghiệm với ánh sáng trắng

– Trong thí nghiệm trên, bỏ kính lọc sắc đi, thì ánh sáng qua khe S là ánh sáng trắng. Khi đó ta sẽ thấy một vạch sáng trắng chính giữa, hai bên có những dãy màu như cầu vồng: tím ở trong – gần vân sáng trung tâm hơn, đỏ ở ngoài – xa vân sáng trung tâm hơn.

3/ Giải thích hiện tượng

Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ giải thích được khi công nhận ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch sáng, tối trong thí nghiệm gọi là các vân giao thoa.

    - Sóng ánh sáng phát ra từ hai nguồn S1 và S2 có:

  • Cùng tần số với sóng phát ra từ S.
  • Khoảng cách từ S đến S1 và S2 hoàn toàn xác định nên hai sóng phát ra từ S1, S2 có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
  • Sóng ánh sáng phát ra từ hai nguồn S1 và S2 là hai sóng kết hợp.

    - Vùng gặp nhau của hai sóng này có:

  • Những điểm chúng dao động cùng pha tạo thành vân sáng.
  • Những điểm chúng dao động ngược pha tạo thành vân tối.

– Trong thí nghiệm với ánh sáng trắng, tại vân trung tâm là vân màu trắng vì tại đây có sự trùng vân sáng trung tâm của các ánh sáng đơn sắc. Ở hai bên thì các vân sáng đơn sắc không trùng nhau nên tạo ra dãy cầu vồng (tím ở trong – gần vân sáng trung tâm hơn; đỏ ở ngoài – xa vân sáng trung tâm hơn).

4/ Kết luận

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.

III- Vị trí và khoảng cách vân giao thoa

1/ Biểu thức hiệu đường đi của tia sáng

– Xét một điểm M bất kỳ nằm trên miền giao thoa là vị trí của một vân giao thoa nào đó.

2/ Vị trí vân sáng và vân tối
a. Vị trí vân sáng

Tại M là vân sáng khi hai sóng ánh sáng tới M cùng pha, do đó hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng từ hai nguồn tới M bằng số nguyên lần bước sóng.


b. Vị trí vân tối

Tại M là vân tối khi hai sóng ánh sáng tới M ngược pha, do đó hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng từ hai nguồn tới M bằng số bán nguyên lần bước sóng.



– Trong đó:
x là khoảng cách từ vân sáng đang xét đến vân sáng trung tâm tại O.
k là bậc giao thoa (k = 0; ±1; ±2; ±3. . . )
λ là bước sóng ánh sáng (m)
D là khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn (m).
a là khoảng cách giữa hai khe S1 và S2 (m).

c. Khoảng cách vân

Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau.


IV- Bước sóng ánh sáng

1/ Đo bước sóng ánh sáng

– Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng ta có thể đo D và sử dụng kính lúp, kính hiển vi để xác định a và i từ đó ta suy ra bước sóng của ánh sáng từ công thức i = .

2/ Bước sóng và màu sắc ánh sáng
    - Thực hiện việc đo bước sóng của ánh sáng đơn sắc ta thấy:

  • Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định.
  • Màu của ánh sáng đơn sắc gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ.
  • Ngoài các màu đơn sắc, còn có các màu không đơn sắc, là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau.
3/ Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng
  • Chiết suất của một môi trường trong suốt nhất định đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng đó.
  • Chiết suất của môi trường trong suốt nhất định đối với ánh sáng có bước sóng dài thì nhỏ hơn chiết suất của môi trường đối với ánh sáng có bước sóng ngắn.

V- Ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

 

 

CÂU HỎI LÝ THUYẾT

♦ Câu 1: Khi sóng ánh sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, đại lượng nào không đổi? đại lượng nào thay đổi?

Sóng ánh sáng cũng tương tự như sóng cơ học, vận tốc truyền sóng chỉ phụ thuộc vào môi trường, tần số dao động của sóng chỉ phụ thuộc vào nguồn gây nên sóng.
– Do đó, khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác:

  • Đại lượng thay đổi là vận tốc.
  • Đại lượng không đổi là tần số.

– Ngoài ra cũng cần lưu ý thêm, khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, màu sắc ánh sáng cũng không thay đổi, thế nên tần số ánh sáng quyết định màu của ánh sáng đơn sắc đó.

♦ Câu 2: Tại sao chiết suất của một môi trường trong suốt lại phụ thuộc bước sóng ánh sáng?

♦ Câu 3: Công thức tính khoảng dịch chuyển vân khi dịch chuyển màn?

———————————————-

♦ PHƯƠNG PHÁP LÀM BÀI TẬP CƠ BẢN GIAO THOA ÁNH SÁNG

Chia sẻ

3 Comments to "CHƯƠNG V – BÀI 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG"

  1. bí ẩn

    Tháng Mười Hai 31, 2011

    Ta có:
    ( n tỉ lệ nghịch với v ) (1)
    ( i tỉ lệ thuận với ) (2)
    ( tỉ lệ thuận với v, tỉ lệ nghịch với f ) (3)
    Góc lệch: D=(n-1)A n= (n tỉ lệ thuận với D) (4)
    Từ (1),(2),(3),(4):
    ( i,v, “tỉ lệ thuận”) tỉ lệ nghịch (n,f,D “tỉ lệ thuận”)

    Reply
  2. thanh ngọc

    Tháng Một 2, 2012

    Cô ơi, ta có vân sáng là cực đại, vân tối là cực tiểu, nó tương tự như bài sóng cơ. Vậy còn vân trung tâm có được coi là cực đại ko?

    Reply
    • lylocnhung

      Tháng Một 2, 2012

      Nếu đã nhận định được giao thoa sóng ánh sáng tương tự như giao thoa sóng cơ (cho hai nguồn kết hợp cùng pha), vậy em hãy so sánh tiếp: đường ứng với k = 0 trong sóng cơ là cực đại hay cực tiểu? Tương tự như vậy cho giao thoa ánh sáng em sẽ tự rút ra được cho mình kết luận. Thân!

      Reply

Leave a Comment

Chú ý khi viết bài:
- Viết bài nhớ gõ dấu tiếng việt (không có vietkey cũng gõ được)!
- Sử dụng nút omega để hiện khung gõ công thức toán học, sau đó copy code có dạng "[MAT]...[/MAT]" vào bài comment.
- Nhớ xem kỹ lại bài trước khi gửi

*