Tiêu đề Vật Lý 12 - CHỦ ĐỀ 23 GIAO THOA ÁNH SÁNG.doc ✅

Trang 1 CHỦ ĐỀ 23: GIAO THOA ÁNH SÁNG I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Hiện tượng giao thoa ánh sáng Khái niệm: Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng chồng chất của hai (hay nhiều) sóng kết hợp, kết quả là trong trường giao thoa sẽ xuất hiện xen kẽ những miền sáng, những miền tối. Điều kiện: Cũng như sóng cơ chỉ có các sóng ánh sáng kết hợp mới tạo ra được hiện tượng giao thoa. Nguồn sáng kết hợp là những nguồn phát ra ánh sáng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. - Đối với ánh sáng đơn sắc: Vân giao thoa là những vạch sáng tối xen kẽ nhau một cách đều nhau. - Đối với ánh sáng trắng: Vân sáng trung tâm có màu trắng, quang phổ bậc 1 có màu cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài. Từ quang phổ bậc 2 trở lên không rõ nét vì có một phần các màu chồng chất lên nhau. 2. Giao thoa bằng khe Young với ánh sáng đơn sắc Trong đó: 12aSS là khoảng cách giữa hai khe sáng D = OI là khoảng cách từ hai khe sáng 1S , 2S đến màn quan sát. Điều kiện: DA . 11SMd ; 22SMd xOM là (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét.
Trang 2 - Hiệu đường đi: 21 ax ddd D - Tại M là vị trí vân sáng: S D dkxk;kZ a   k0 : Vân sáng trung tâm k1 : Vân sáng bậc 1 k2 : Vân sáng bậc 2 - Tại M là vị trí vân tối: D d(k0,5)x(k0,5);kZ a   k0,k1 : Vân tối thứ nhất k1,k2 : Vân tối thứ hai k2,k3 : Vân tối thứ ba - Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc tối) liên tiếp nhau s t xk.i D ii as(k0,5)i(2k1) 2        Vân sáng và vân tối liên tiếp cách nhau một đoạn là: i 2  Giữa n vân sáng liên tiếp có (n - 1) khoảng vân. 3. Ứng dụng - Đo bước sóng ánh sáng ia D - Giao thoa trên bản mong như vết dầu loang, màng xà phòng II. PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP Dạng 1: GIAO THOA VỚI MỘT BỨC XẠ  Xác định vị trí vân sáng (tối), khoảng vân: Xem lại các công thức ở phần lí thuyết.  Khoảng cách 2 vị trí vân m, n bất kì: mnxxx Lưu ý: - m và n cùng phía với vân trung tâm thì mx và nx cùng dấu; - m và n khác phía với vân trung tâm thì mx và nx khác dấu.
Trang 3  Tính chất vân sáng (tối) của 1 điểm M cách vân trung tâm 1 đoạn x: - Tại M có tọa độ mx là vân sáng khi: mxOM k ii , điểm M là vân sáng bậc k. - Tại M có tọa độ mx là vân tối khi: mx k0,5 i , điểm M là vân tối thứ (k + 1).  Thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì: Bước sóng  và khoảng vân i giảm n lần: ' n   ; i i' n  Xác định số vân sáng – tối trong miền giao thoa có bề rộng L: Cách 1: (nhanh nhất) Lập tỉ số L N i , chỉ lấy phần nguyên ta có: - Nếu N lẻ thì: số vân sáng là N, số vân tối là N + 1, vân ngoài cùng là vân tối - Nếu N chắn thì: số vân tối là N, số vân sáng là N + 1, vân ngoài cùng là vân sáng. Cách 2: Lập tỉ số L N 2i - Số vân sáng là: sN2N1 , với NZ - Số vân tối là: tN2N nếu phần thập phân của N0,5 ; - tN2N2 nếu phần thập phân của N0,5 Cách 3: (tổng quát nhất) Số giá trị kZ là số vân sáng (vân tối) cần tìm - Vân sáng: LL ki 22 - Vân tối: LL (k0,5)i 22  Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có tọa độ mx , nx (giả sử mnxx ): - Vân sáng: mnxkix - Vân tối: mnx(k0,5)ix Số giá trị kZ là số vân sáng (vân tối) cần tìm
Trang 4 Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì 1x và 2x cùng dấu; M và N khác phía với vân trung tâm thì 1x và 2x khác dấu.  Đặt bản mỏng trước khe Young Nếu ta đặt trước khe 1S một bản thủy tinh có chiều dày e, chiết suất n. Hệ vân bị lệch một đoạn 0 (n1)e.D x a   về phía 1S  Tịnh tiến khe sáng S đoạn y Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương 12SS về phía 1S một đoạn y thì hệ thông vân giao thoa di chuyển theo chiều ngược lại đoạn 0 y.D x d Với d là khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng chưa hai khe 1S ; 2S Dạng 2: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG  Bề rộng quang phổ liên tục bậc k: hay khoảng cách giữa vân tím bậc k đến vân đỏ bậc k đt kđt ()D xk(ii)k a    Tìm những bức xạ cho vân sáng (tối) tại M có tọa độ Mx : - Tại M những bức xạ cho vân sáng khi: M M a.xD xk ak.D   (1) Kết hợp với tđ ta tìm được các giá trị của k (với kZ ) Thay k vào (1) để xác định các bức xạ  cho vân sáng tại M. - Tại M những bức xạ cho vân tối khi M M a.xD x(k0,5) a(k0,5).D    (2) Kết hợp với tđ ta tìm được các giá trị của k (với kZ ) Thay k vào (2) để xác định các bức xạ  cho vân tối tại M. Cách khác: