SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN
***    ***

CHUYÊN ĐỀ ÔN THI ĐẠI HỌC
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA
ÁNH SÁNG VẬT LÝ 12
Tác giả chuyên đề: BÙI THỊ TUYẾT
Tổ chuyên môn : LÝ - HÓA
Đơn vị công tác: Trường THPT Liễn Sơn
\
1
Năm häc: 2013 - 2014
A. PHẦN MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn chuyên đề
Trong quá trình giảng dạy tôi thấy rằng bài tập phần giao thoa ánh sáng rất hay, thường
xuyên xuất hiện trong các đề thi ĐẠI HỌC – CAO ĐẲNG, các bài tập đó có khi rất dễ
nhưng thực sự khó nếu như học sinh không định hướng được các dạng bài tập cũng như
phương pháp giải. Trên thực tế có rất nhiều sách tham khảo viết về bài tập phần giao thoa
ánh sáng nhưng các sách đó chỉ đưa ra bài tập và giải mà không chỉ rõ phương pháp giải, vì
thế học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc nắm bắt kiến thức một cách có hệ thống. Chính vì
thế tôi quyết định nghiên cứu và đưa ra chuyên đề phương pháp giải bài tập giao thoa ánh
sáng
II. Mục đích chuyên đề : giúp học sinh có thể giải tốt các bài tập giao thoa ánh sáng
III. Đối tượng: học sinh ôn thi tốt nghiệp, Đại học – Cao đẳng
Số tiết dạy : 10 tiết
IV. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý luận về phân loại bài tập và phương pháp
- Nghiên cứu thực tiễn dạy học
B. NỘI DUNG

2
Giải:
32
2
17 1
i = =
−
(mm)
* Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng
và khoảng vân là:
'
n
λ
λ =
(
λ
là bước sóng trong chân không)

⇒

'
i
i
n
=
b- Vị trí vân sáng bậc k: x
k
s
= k.
a

k = 0; -1: ứng với vân tối thứ nhất
k = 1; -2: ứng với vân tối thứ hai
…………
k; k-1: ứng với vân tối thứ k+1
d. Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k và vân tối thứ k+1, vị trí: x
k
s
= k.i; x
1k
T
+
=(k + 0,5).i
Nếu:
+ Hai vân cùng phía so với vân trung tâm:
x∆
=
1k k
s t
x x
+
−
+Hai vân khác phía so với vân trung tâm:
1k k
s t
x x x
+
∆ = +
Ví dụ: Một nguồn sáng đơn sắc có
λ
= 0,6

2,1 1, 2 0,9
t s
x x x∆ = − = − =
(mm)
b,
2 4
1,2 2,1 3,3
s t
x x x∆ = + = + =
(mm)
Dạng 2- Xác định vị trí một điểm M bất kì trên trường giao thoa cách vân trung tâm một
khoảng x
M
có vân sáng hay vân tối, bậc mấy ?
+ Lập tỉ số:
M
x
n
i
=
Nếu n nguyên, hay n
∈
Z, thì tại M có vân sáng bậc k=n.
Nếu n bán nguyên hay n = k+0,5 với k
∈
Z, thì tại M có vân tối thứ k +1
Ví dụ: Thực hiện thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I-âng khoảng cách giữa hai khe bằng
0,5mm; ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm có bước sóng
λ
= 0,5

Dạng 3: Xác định số vân trên trường giao thoa:
- Trường giao thoa là chiều rộng của khu vực chứa toàn bộ hiện tượng giao thoa hứng được
trên màn- kí kiệu L.
- Cách tính số vân trên trường giao thoa:
+ Số vân sáng: N
s
= 1+2.






i
L
2
+ Số vân tối: N
T
= 2.






+ 5,0
2i
L
Trong phần ngoặc vuông lấy phần nguyên
- Số vân sáng, vân tối giữa MN, với 2 điểm M, N có tọa độ x

λ
= 0,7
µ
m, khoảng cách giữa 2 khe F
1
, F
2
là a = 0,35 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn
quan sát là D = 1m, bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5 mm. Tính số vân sáng, vân tối
quan sát được trên màn
Giải:
Ta có khoảng vân i =
a
D.
λ
=
3
6
10.35,0
1.10.7,0
−
−
= 2.10
-3
m = 2mm.
Số vân sáng: N
s
= 2.



Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng vân là
1,12 mm. Xét hai điểm M và N cùng ở một phía với vân sáng chính giữa O, OM = 5,6 mm
và ON = 12,88 mm. Tính số vân sáng giữa M và N
Giải:
5,6 < k.1,12 < 12,8
⇔
5 < k < 11,4
6,7 11k⇒ =
Vậy có 6 vân sáng giữa M và N
Dạng 4: Đặt bản mỏng trước khe Young
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), nếu ta đặt trên đường truyền
của ánh sáng từ khe F
1
hoặc F
2
một bản mỏng có bề dày e, chiết suất n thì hệ sẽ dịch
chuyển về phía đặt bản mỏng một khoảng
o
(n 1)eD
x
a
−
=
Lưu ý:
5
F
1

0
= x
s10

⇔
( )
a
Den 1−
= 10
D
a
λ
⇒
n =
10
1
e
λ
+
=
10.0,5
1 1,5
10
+ =
Bài tập vận dụng:
Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa khe Young cho a = 0,5mm; D = 1,2m; đặt trước khe S
1
một bản mặt song song độ dày e, chiết suất n = 1,5; thì thấy hệ vân dời đi một đoạn là x
0
=

3mm.
Dạng 5: Tịnh tiến khe sáng S đoạn y
0
Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có
bước sóng λ. Khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng chứa hai khe F
1
; F
2
là d. Khoảng cách
giữa hai khe F
1
; F
2
là a , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D.
F
1
F
2
S’
S
O
O’
x
0
y
Dd
6
Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương F
1
F

200
=
10mm.
Hệ vân sẽ dịch chuyển về phía F
2

Ví dụ 2:
Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng a = 0,5
mm, khoảng cách từ khe S đến mặt phẳng chứa 2 khe là d = 50cm. Khe S phát ra ánh sáng
đơn sắc có
λ
=0,5
µ
m. Chiếu sáng 2 khe hẹp. Để một vân tối chiếm chỗ của một vân sáng
liền kề, ta phải dịch chuyển khe S theo phương S
1
,S
2
một đoạn b = bao nhiêu?
Hướng dẫn: Ta có độ dịch chuyển vân trung tâm là x =
d
bD
Để cho vân tối đến chiếm chiếm chỗ của vân sáng liền kề thì hệ vân phải dịch chuyển một đoạn
2
i
, tức là:
d
bD
=
2

kkikik =⇒==
1 2
2 1
k m
k n
λ
λ
⇒ = =
( phân số tối giản)
7
1
2
0; ; 2 ;
0; ; 2 ;
k m m
k n n
= ± ±

⇒

= ± ±

Ví dụ:
Hai bức xạ λ
1
= 0,5
m
µ
và λ
2

k
2
0 5 10 15 20 25
x 0
+, nếu có nhiều bức xạ ta có
1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3
i k i k i k k k k
λ λ λ
= = ⇒ = =
…thì ta tìm bội số chung
nhỏ nhất của các i
1
, i
2
,i
3
… hay
1 2 3
, ,
λ λ λ
3
15.0,4.10 .2000
12
1
x
−
= =

Ví dụ:
Ba bức xạ λ

2
0 35 70 105
k
3
0 30 60 90
Dạng 2: Khoảng vân trùng (khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân cùng màu với vân trung
tâm):

2112
=== nimii
với m ,n là 2 vân sáng trùng nhau của hai bức xạ
Dạng 3: Xác định số vân sáng trùng hoặc số vân tối trùng hoặc số vân sáng trùng vân tối
Loại 1:
+ Số vạch trùng quan sát được. Số vạch sáng quan sát được:
8
Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng: x
s
k
= ki = k.
a
D
λ
Khi 2 vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau:
x
1
1
k
s
λ
= x

2
1
k
k
=
2
1
λ
λ
=
q
p

( tỉ số tối giản)
⇒



=
=
qnk
pnk
2
1
⇒

Vị trí trùng: x
≡
= x
1

≡
2
.
2
1
L
a
D
pn
L
≤≤−⇔
λ

Dp
aL
n
Dp
aL
11
22
λλ
≤≤−⇒
(*)
mỗi giá trị n
→
1 giá trị k
⇒
số vạch sáng trùng là số giá trị n thỏa mãn (*).
+ Xét số vân trùng trên
MN

2
/
1
≡
−+
λλ
+ Số vạch quan sát được trên
MN
∈
L:
N
MNsMNsMNsLs
NNN
sq
////
21
. ≡
−+=
λλ
( Nhớ chú ý M,N có phải là vân sáng trùng không )
Ví dụ :
Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a = 2mm D =2m, nguồn
sáng gồm hai bức xạ
mm
µλµλ
4,0,5,0
21
==
. Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao
thoa ?

⇒
N






=
i
L
L
s
2
.2
/1
λ
+ 1= 2.






5,0.2
13
+1=27( vân)
Và: i
2
=

a
kD
a
k
2
2
1
1

λλ
==
≡
⇒
2
1
2
1
λ
λ
=
k
k
=
5
4
5,0
4,0
=



13
2
2
13
22
=
3;2;1;0 ±±±
⇒
có 7 vân sáng trùng nhau.
⇒
N
s
≡
= 7
⇒
N
s
Lsq /.
= 33+27-7 = 53 (vân).
Nhận xét: Khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau liên tiếp là như nhau và là 4i
1
hay 5i
2
.
Trong bài này là
∆
X
S
≡
liên tiếp

⇒
khoảng cách giữa hai vân sáng cùng màu với vân trung tâm là :
3
15.0,4.10 .2000
12
1
x
−
= =

mm
Loại 2: Hai vân tối trùng nhau của hai bức xạ:
A. Lý thuyết
- Khi vân tối của 2 bức xạ trùng nhau: x
2
2
1
1
k
T
k
T
x
λλ
=

a
D
k
a




+=+
+=+
⇒
)12(12
)12(12
2
1
nqk
npk
; Vị trí trùng: x
a
D
npx
k
T
2
).12(
1
1
1
λ
λ
+==
≡
x
T
≡

np
L
≤+≤−⇔
λ
(*)
Số giá trị của n thỏa mãn (*)
⇒
số vân tối trùng trong trường giao thoa.
10
+ Số vân x
T
≡
trong miền
MN

∈
L:
x
NTM
xx ≤≤
≡
(x
M
; x
N
là tọa độ và x
M <
x
N
(**)




+=+
+=+
⇒
)12(512
)12(312
2
1
nk
nk
⇒
x
5,0).12(3
2
)12(3
2
).12(3
11
1
1
+=+=+==
≡
n
i
n
a
D
nx

+
≤ nnn
n
⇒
có 4 vị trí vân tối trùng nhau trên trường giao thoa L.
Loại 3: Vân sáng của bức xạ này trùng vân tối của bức xạ kia.
- Giả sử: x
q
p
i
i
k
ki
kikx
k
T
k
S
===
+
⇒+=⇔≡
+
1
2
1
2
2
12
211
1

≡
2
)12(
222
1
L
inp
LL
x
L
số vân sáng trùng vân tối là số giá trị của n thỏa mãn
biểu thức này
Ví dụ 1:
Trong thí nghiệm giao thoa I âng, thực hiện đồng thời với 2 ánh sáng đơn sắc khoảng
vân giao thoa trên màn lần lượt i
1
= 0,8mm, i
2
= 0,6mm. Biết trường giao thoa rộng: L =
9,6mm. Hỏi số vị trí mà vân tối của bức xạ 1 trùng với vân sáng của bức xạ 2
Hướng dẫn
11
k
2
i
2
=(2n+1)




⇒≤≤−⇒≤+≤−⇒≤≤−
≡
5,15,28,46,0).12(28,4
22
nn
L
x
L
n: 0;1;-1;-2
⇒
4 vị trí.
III- Giao thoa với ánh sáng trắng
* Nhận xét: Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy:
+ Ở chính giữa mỗi ánh sáng đơn sắc đều cho một vạch màu riêng, tổng hợp của chúng cho
ta vạch sáng trắng (Do sự chồng chập của các vạch màu đỏ đến tím tại vị trí này)
+ Do
λ
tím
nhỏ hơn
λ
⇒
tím
= i
tím
.D/a nhỏ hơn và làm cho tia tím gần vạch trung tâm hơn so
với tia đỏ (Xét cùng một bậc giao thoa)
+ Tập hợp các vạch từ tím đến đỏ của cùng một bậc (cùng giá trị k)
⇒
quang phổ của bậc k
đó, (Ví dụ: Quang phổ bậc 2 là bao gồm các vạch màu từ tím đến đỏ ứng với k = 2).

.
với điều kiện
λ
1
≤
λ
≤
λ
2
,
Giải hệ bất phương trình trên,
D
1
0
2
0
λλ
ax
k
D
ax
≤≤⇒
, (với k
∈
Z)
chọn k
∈
Z và thay các giá trị k tìm được vào tính
λ
với

λ
1
≤
λ
≤
λ
2

⇔
λ
1
≤
Dk
ax
)12(
2
0
+
≤
λ
2

D
ax
k
D
ax
1
0
2

0,6
v
m
λ µ
=
có vân sáng của những bức xạ đơn sắc nào
Giải:
3
3
1,8
v
v k
D
k D
x x
a a k
λ
λ
λ
λ
= ⇔ = ⇒ =
Mặt khác:
0,38 0,75
λ
≤ ≤
1,8
0,38 0,75
2,4 4,7 3,4
k
k k

⇒ λ=
3 3
. 0,5.10 .6.10
1 1
( ) ( ).1,5
2 2
M
a x
k D k
− −
=
+ +
=
6
2 2
.10 ( ) ( )
1 1
2 2
m m
k k
µ
−
=
+ +

Mà 0,4µm≤λ≤0,75µm Nên 0,4<
2
1
2
k +

k
= k
)(
td
a
D
λλ
−

∆x
k
= k(i
đ
− i
t
)
với k
∈
N, k là bậc quang phổ.
Ví dụ:
Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4
m
µ
đến
0,75
m
µ
. Trên màn quan sát thu được các dải quang phổ. Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể
từ vân sáng trắng trung tâm là bao nhiêu?
Giải:Ta có bề rộng quang phổ bậc hai:

. B. x =
a
D
k
λ
.C. x =
a
D
2 k
λ
. D. x = (2k+1)
a2
Dλ
.
Câu 3: Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng, trên màn quan sát thu được hình ảnh như
thế nào sau đây ?
A. Các vạch màu khác nhau riêng biệt hiện trên một nền tối.
B. Không có các vân màu trên màn.
C. Vân trung tâm là vân sáng trắng, hai bên có những dải màu như màu cầu vồng.
D. Một dải màu biến thiên liên lục từ đỏ đến tím.
Câu 4: Hiện tượng giao thoa chứng tỏ rằng
A. ánh sáng có bản chất sóng. B. ánh sáng là sóng ngang.
C. ánh sáng là sóng điện từ. D. ánh sáng có thể bị tán sắc.
Câu 5: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai
nguồn
A. đơn sắc. B. kết hợp. C. cùng màu sắc. D. cùng cường độ.
Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng vân sẽ
A. giảm đi khi tăng khoảng cách hai khe.
B. giảm đi khi tăng khoảng cách từ màn chứa 2 khe và màn quan sát.
C. tăng lên khi tăng khoảng cách giữa hai khe.

sáng quan sát được trên màn là
A. 15. B. 16. C. 17. D. 18.
Câu 11: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Young với bức xạ đơn sắc có bước
sóng
λ
. Vân sáng bậc 4 cách vân trung tâm là 4,8mm. Xác định toạ độ của vân tối thứ tư
A. 4,2mm. B. 4,4mm. C. 4,6mm. D. 3,6mm.
Câu 12:Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp là
3mm; khoảng cách từ hai khe đến màn là 3m. ánh sáng đơn sắc có bước sóng
λ
= 0,64
µ
m.
Bề rộng trường giao thoa là 12mm. Số vân tối quan sát được trên màn là
A. 15. B. 16. C. 17. D. 18.
Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, khoảng cách giữa vân tối thứ 5
và vân sáng bậc 2 là 2,8mm. Xác định khoảng cách giữa vân tối thứ 3 và vân sáng
bậc 1.
A. 2,4mm. B. 1,82mm. C. 2,12mm. D. 1,68mm.
Câu 14: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng I-âng, khoảng cách 2 khe là 3mm, khoảng
cách từ 2 khe đến màn là 2m. Chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6
µ
m. Sau đó
đặt toàn bộ thí nghiệm vào trong nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát được trên màn
là bao nhiêu?
A. i =0,4m. B. 0,3m. C. 0,4mm. D. 0,3mm.
Câu 15: Trong thí nghiệm I–âng về giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng cách từ
vân tối thứ 2 đến vân sáng bậc 7 (ở cùng về một phía so với vân sáng trung tâm) là 5mm.
15
Cho khoảng cách giữa hai khe là 1,1 mm; khoảng cách từ màn quan sát đến hai khe là D =

λ
= 0,64
µ
m. Bề rộng của vùng giao thoa trường là 4,8cm. Số vân
sáng trên màn là
A. 25. B. 24. C. 26. D. 23.
Câu 18: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young, khoảng cách giữa hai khe hẹp là
3mm; khoảng cách từ hai khe đến màn là 3m. ánh sáng đơn sắc có bước sóng
λ
= 0,64
µ
m.
Bề rộng trường giao thoa là 12mm. Số vân tối quan sát được trên màn là
A. 15. B. 16. C. 17. D. 18.
Câu 19: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1,2mm,
khoảng cách từ hai khe đến màn là 2,0m. Người ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc
1
λ
=
0,48
µ
m và
2
λ
= 0,60
µ
m vào hai khe. Khoảng cách ngắn nhất giữa các vị trí mà vân sáng
hai bức xạ trùng nhau là
A. 4mm. B. 6mm. C. 4,8mm. D. 2,4mm.
Câu 20: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng I-âng, khoảng cách 2 khe là 1mm, khoảng

2
lệch nhau 3 vân, bước sóng của λ
2
là:
A. 0,4μm. B. 0,45μm C. 0,72μm D. 0,54μm
Câu 22: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là a =
1mm, từ hai khe đến màn hứng là D = 2m, nguồn sáng gồm hai bức xạ đơn sắc
1
0,6 m
λ µ
=

và
2
0,5 m
λ µ
=
, nếu hai vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng.
Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân sáng quan sát được trên màn là:
A. 0,2 mm. B. 6 mm. C. 1 mm. D. 1,2 mm.
Câu 23: Trong thí ngiệm giao thoa ánh sáng của Yâng, nguồn s phát ba ánh sáng đơn sắc:
màu tím
1
λ
= 0,42 µm, màu lục
2
λ
= 0,56 µm, màu đỏ
3
λ

Khoảng cách giữa hai khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Cho
do
λ
= 0,76
µ
m;
tim
λ
= 0,40
µ
m. Khoảng cách từ vân sáng đỏ bậc 2 đến vân sáng tím bậc 2 nằm cùng
bên vân sáng trung tâm là
A. 4,8mm. B. 2,4mm. C. 24mm. D. 2,4nm.
C. KẾT LUẬN
I. Kết quả thực hiện : sau khi nghiên cứu và áp dụng chuyên đề này vào việc giảng dạy thì
học sinh không còn lúng túng với các bài tập phần giao thoa ánh sáng và trở nên rất hứng
thú trong việc giải các bài tập loại này không những thế các em còn có thể giải nhanh, giải
tốt các bài tập từ cơ bản đến phức tạp
II. Kết luận: Chuyên đề đã đáp ứng đầy đủ yêu cầu nội dung với phương pháp phù hợp với
thực tiễn giảng dạy và có thể áp dụng rộng rãi. Chuyên đề có tính chất phân loại rõ ràng,
phương pháp cụ thể nên có thể giúp học sinh có thể bồi dưỡng được các kiến thức cơ bản và
nâng cao góp phần vào việc ôn thi tốt nghiệp , ĐH- CĐ đạt kết quả cao
1718