1
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị: TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN
Mã số:
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
PHƯƠNG PHÁP GIẢI ĐỀ THI TỐT NGHIỆP VÀ ĐẠI HỌC
CHUYÊN ĐỀ : SÓNG ÁNH SÁNG
Người thực hiện: Phạm Ngọc Thành
Lĩnh vực nghiên cứu:
- Quản lý giáo dục:
- Phương pháp dạy học bộ môn: Vật Lí
- Lĩnh vực khác:
Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN
Mô hình Đĩa CD (DVD) Phim ảnh Hiện vật khác
(các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm)
SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
––––––––––––––––––
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1. Họ và tên: Phạm Ngọc Thành
Ngày tháng năm sinh: 05 – 11 - 1979
2. Nam, nữ: Nam
3. Địa chỉ: Thôn 1, Bình Sơn, Long Thành Đồng Nai
4. Điện thoại: (CQ): 0613533100 (NR); ĐTDĐ: 0907312606
5. Fax: E-mail:
6. Chức vụ: Giáo Viên
7. Nhiệm vụ được giao: Giảng dạy môn: Vật lí - lớp: 12A1, 12A6, 12A10, 11A5
Chủ nhiệm lớp: 11A5
8. Đơn vị công tác: Trường THPT Bình Sơn
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
II. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
- Trước khi thực hiện đề tài này ở trường THPT Bình Sơn, qua tìm hiểu và trao đổi
với đồng nghiệp tôi nhận thấy:
- Đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tập vật lí các em
thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải
cũng như trình bày lời giải, nhất là những câu hỏi vận dụng trong đề thi tốt nghiệp và đại
học
- Một số học sinh khá giỏi rất có hứng thú tìm tòi lời giải những bài toán nhưng
phương pháp đại số thì rất dài không kịp thời gian và dễ sai xót nên, không phù hợp với
phương pháp kiểm tra đánh giá theo hình thức trắc nghiệm hiện nay
* Hạn chế :
- Trình độ tiếp thu của học sinh không đồng đều.
- Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí, bài tập về sóng
ánh sáng nói riêng.
- Học sinh chưa biết vận dụng liên kết các kiến thức.
- Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành thời lượng
nhiều cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập, dẫn đến học sinh không có
điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập nâng
cao về sóng ánh sáng.
* Kết luận : Do đó ta nên cho học sinh tóm tắt lại lý thuyết của từng bài, của chương,
sau đó phân loại các dạng bài tập làm một số bài tập tự luận để học sinh hiểu từ đó rút ra
3
công thức thu gọn nhất sau mỗi tiết bài tập, để áp dụng cho bài kiểm tra và bài thi trắc
nghiệm.
III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP
A. Sự tán sắc ánh sáng .
* Kiến thức liên quan:
+ Tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm ánh sáng phức tạp bị phân tích thành các chùm
ánh sáng đơn sắc.
+ Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc là do chiết suất của môi trường biến thiên theo màu
của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi nhưng tần số (chu kì, tần số góc)
của ánh sáng không thay đổi.
+ Trong một số trường hợp, ta cần giải các bài toán liên quan đến các công thức của lăng
kính:
- Công thức chung: sini
1
= nsinr
1
; sini
2
= nsinr
2
; A = r
1
+ r
2
; D = i
2
+ i
2
- A.
Khi i
1
= i
2
(r
1
= r
2
) thì D = D
= A(n – 1).
Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím :
( )
t d t d
D D D A n n
∆ = − = −
Bề rộng quang phổ trên màn song song với mặt phẳng phân giác cách mặt phân giác một
đoạn
d
là :
(tan tan ) . ( )
t d t d
L d D D d A n n
= − = −
+ Trong một số trường hợp khác, ta cần giải một số bài toán liên quan đến định luật phản
xạ: i = i’, định luật khúc xạ: n
1
sini
1
= n
2
sini
2
.
+ Công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết
quang hơn sang môi trường chiết quang kém (n
1
> n
2
): sini
4
3
.
Giải . Ta có: λ’ =
nnf
c
f
v
λ
==
= 0,48 µm.
Ví dụ 2: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 0,6 µm và trong
chất lỏng trong suốt là 0,4 µm. Tính chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó.
Giải Ta có: λ’ =
n
λ
n =
'
λ
λ
= 1,5.
Ví dụ 3: Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng trong chân không là λ = 0,60 µm.
Xác định chu kì, tần số của ánh sáng đó. Tính tốc độ và bước sóng của ánh sáng đó khi
truyền trong thủy tinh có chiết suất n = 1,5.
Giải : Ta có: f =
λ
c
= 5.10
14
Hz; T =
= 0,58 = sin35,3
0
r
1
= 35,3
0
r
2
= A – r
1
= 24,7
0
;
sini
2
= nsinr
2
= 0,63 = sin38,0
0
i
2
= 38,8
0
D = i
2
+ i
2
– A = 38,8
0
.
= 2.49,2
0
– A = 38,4
0
= 38
0
24’.
Với tia tím: sin
2
min
AD
t
+
= n
t
sin
2
A
= sin50
0
2
min
AD
t
+
= 50
0
d
= (n
t
– n
d
)A = 0,168
0
≈ 10’.
5
Ví dụ 7: Chiếu một tia sáng đơn sắc màu vàng từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối
với mọi ánh sáng) vào mặt phẵng phân cách của một khối chất rắn trong suốt với góc tới
60
0
thì thấy tia phản xạ trở lại không khí vuông góc với tia khúc xạ đi vào khối chất rắn.
Tính chiết suất của chất rắn trong suốt đó đối với ánh sáng màu vàng.
Giải: Ta có: sini = nsinr = nsin(90
0
– i’) = nsin(90
0
– i) = ncosi n = tani =
3
.
Ví dụ 8: Chiếu một tia sáng gồm hai thành phần đỏ và tím từ không khí (chiết suất coi như
bằng 1 đối với mọi ánh sáng) vào mặt phẵng của một khối thủy tinh với góc tới 60
0
. Biết
chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,51; đối với ánh sáng tím là 1,56. Tính góc
lệch của hai tia khúc xạ trong thủy tinh.
Giải : Ta có: sinr
d
phân giác của góc chiết quang 1,2 m. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là n
đ
=
1,642 và đối với ánh sáng tím là n
t
= 1,685. Độ rộng từ màu đỏ đến màu tím của quang phổ
liên tục quan sát được trên màn là
Giải:
Sử dụng công thức gần đúng:
Bề
rộng quang phổ: L = dA(D
t
- Dđ )
= 1200
6
180
π
(1,685 -1,642)
= 5,4mm.
Ví dụ 10: Một lăng kính thủy tinh góc chiết quang A= 5
0
. Chiếu một chùm ánh sáng trắng
vào mặt bên dưới góc tới rất nhỏ theo phương vuông góc với mặt phân giác. Đặt màn chắn
song song và cách mặt phân giác d = 1,2m . Cho biết chiết suất của lăng kính ứng với ánh
sáng màu đỏ là n
đ
=
1,5 ;với ánh sáng tím n
-1) A = 2,5
0
Góc lệch đối với tia tím: D
t
= (n
t
-1) A = 3,4
0
b. Góc lệch giữa chùm tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là:
( )
∆ = − = −
D D D n n A
t t
d d
=( 1,68 -1,5).5
0
= 0,9
0
c. Tìm bề rộng quang phổ :
6
H
Đ
T
d
A
D
t
Dđ
5
(tan tan ) . ( ) 1,2 (1,68 1,5) 0,1885 18,85
= 1,4. Muốn không có tia nào ló ra khỏi
mặt nước thì góc tới i phải thỏa mãn điều kiện
A. i ≥ 48,6
0
. B. i ≥ 45,6
0
. C. i ≤ 45,6
0
. D. i ≤ 48,6
0
.
3. Chiết suất của môi trường là 1,65 khi ánh sáng chiếu vào có bước sóng 0,5 µm. Vận tốc
truyền và tần số của sóng ánh sáng trong môi trường đó là
A. v = 1,82.10
8
m/s và f = 3,64.10
14
Hz. B. v = 1,82.10
6
m/s và f = 3,64.10
12
Hz.
C. v = 1,28.10
8
m/s và f = 3,46.10
14
Hz. D. v = 1,28.10
6
m/s và f = 3,46.10
12
= 1,50 và đối với tia tím là n
t
= 1,56. Độ
rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng
A. 6,28mm. B. 12,60 mm. C. 9,30 mm. D. 15,42 mm.
7. Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc màu vàng song song hẹp vào mặt bên của một lăng
kính có góc chiết quang A = 8
0
theo phương vuông góc với mặt phân giác của góc chiết
quang sao cho có một phần của chùm sáng không qua lăng kính còn một phần đi qua lăng
7
kính. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng màu vàng là 1,65. Trên màn đặt cách cạnh
của lăng kính một khoảng d = 1 m, bề rộng L của vệt sáng màu vàng trên màn là
A. 7,4 cm. B. 9,1 cm. C. 11,0 cm. D. 12,6 cm.
8 (CĐ 2011). Chiết suất của một thủy tinh đối với một ánh sáng đơn sắc là 1,6852. Tốc độ
của ánh sáng này trong thủy tinh đó là
A. 1,78.10
8
m/s. B. 1,59.10
8
m/s. C. 1,67.10
8
m/s. D. 1,87.10
8
m/s.
9 (CĐ 2013).Trong chân không, ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 0,38
µm đến 0,76 µm.
Tần số của ánh sáng nhìn thấy có giá trị
A. từ 3,95.10
0
. C. ∆D = 3,68
0
. D. ∆D = 5,14
0
.
11 (ĐH 2011). Một lăng kính có góc chiết quang A = 6
0
(coi là góc nhỏ) được đặt trong
không khí. Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên của lăng kính theo
phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang, rất gần cạnh của lăng
kính. Đặt một màn E sau lăng kính, vuông góc với phương của chùm tia tới và cách mặt
phẳng phân giác của góc chiết quang 1,2 m. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là
n
đ
= 1,642 và đối với ánh sáng tím là n
t
= 1,685. Độ rộng từ màu đỏ đến màu tím của quang
phổ liên tục quan sát được trên màn là
A. 4,5 mm. B. 36,9 mm. C. 10,1 mm. D. 5,4 mm.
12 (ĐH 2013). Sóng điện từ tần số 10 MHz truyền trong chân không với bước sóng
A. 3 m. B. 6 m. C. 60 m. D. 30 m.
* Đáp án: 1C. 2A. 3A. 4A. 5A. 6B.7B. 8A. 9A. 10A. 11D. 12D.
* Giải chi tiết:
1. ∆D = D
t
- D
d
= A(n
t
8
m/s; f =
λ
v
= 3,64.10
14
Hz. Đáp án A.
8
4. v
1
– v
2
= ∆v =
21
n
c
n
c
−
n
2
=
vnc
cn
∆−
1
1
= 2,4. Đáp án A.
5.
n
f =
c
λ
ánh sáng nhìn thấy có tần số từ
8
6
3.10
0,76.10
−
= 3,85.10
14
(Hz)
đến
8
6
3.10
0,38.10
−
= 7,89.10
14
(Hz). Đáp án A.
10. ∆D = D
t
– D
đ
= A(n
t
– 1) – A(n
đ
= 30 m. Đáp án D.
B. Giao thoa với ánh sáng đơn sắc.
a. Các công thức:
- Hiệu quang trình :
δ
= d
2
– d
1
=
D
xa.
+ Vị trí vân sáng:
δ
= d
2
– d
1
=
k
λ
x
s
= k
a
D
λ
; với k ∈ Z.
+ Vị trí vân tối:
Sáng bậc 2, k=2, bậc 2
Sáng bậc 3, k=3, bậc 3
Sáng bậc 4, k=4, bậc 4
Sáng bậc 2, k= -2, bậc 2
Sáng bậc 1, k=1, bậc 1
Sáng bậc 3, k= -3, bậc 3
Sáng bậc 4, k= -4, bậc 4
Tối thứ 1, k= 0
Tối thứ 5, k= -5
x
t
= (2k + 1)
a
D
2
λ
; với k ∈ Z.
Hay x
t
= (k + 0,5)
D
a
λ
+ Khoảng vân : i =
a
D
λ
.
+ Giữa n vân sáng(hoặc vân tối) liên tiếp
có (n – 1) khoảng vân.
i
0
Với
0
λ
,
0
i
=
a
D
0
λ
: Bước sóng và khoảng vân khi tiến hành thí nghiệm giao thoa trong
không khí (n=1).
c. Phương pháp giải:
+ Để xác định vị trí vân sáng vân tối:
Vị trí vân sáng: x
s
= k
a
D
λ
=
ki
; với k ∈ Z.
Vị trí vân tối: x
t
= (2k + 1)
(2 1)
OM
i
x
M
=
= k : đó là vân sáng bậc k.
- Tại M có vân tối khi:
i
x
M
= k +
2
1
: đó là vân tối bậc k + 1.
+ Để xác định số vân sáng - tối trong miền giao thoa có bề rộng L:
lập tỉ số
i
L
2
= n,b không làm tròn để rút ra kết luận:
Số vân sáng: N
s
= 2n + 1 (lấy phần nguyên của N).
Số vân tối: N
t
= 2n ( nếu phần thập phân của b < 5 )
N
t
= 2N + 2 ( nếu phần thập phân của b
≥
2 2
N
M
x
x
k
i i
− ≤ ≤ −
( với
M N
x x<
)
+ Khoảng cách giữa 2 vân sáng hoặc 2 vân tối liên tiếp:
i
+ Khoảng cách giữa 1 vân sáng và 1 vân tối liên tiếp:
2
i
* Bài tập dịnh lượng minh họa
Dạng 1: Vị trí vân sáng- vị trí vân tối- khoảng vân:
- Vị trí vân sáng bậc k: Tại đó ứng với
∆
d = d
2
– d
1
= k.
λ
, đồng thời 2 sóng ánh sáng
truyền tới cùng pha:
x
=
1
( ).
2
k i+
.
Ví dụ:
Vị trí vân sáng bậc 5 là: x
5
S
= 5.i Vị trí vân tối thứ 4: x
4
T
= 3,5.i (Số thứ vân – 0,5).
Dạng 2: Khoảng cách giữa các vân
Loại 1- Khoảng cách vân cùng bản chất liên tiếp: l = (số vân – 1).i
Ví dụ 1: khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i
Loại 2- +Khoảng cách giữa hai vân:
x
∆
- Cùng bên so với vân sáng TT:
nholon
xxx −=∆
- Khác bên so với vân sáng TT:
nholon
xxx +=∆
Ví dụ 2: Tìm khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 và vân tối thứ 6
Giải: Ta có
5 6
5 ; (5 0,5) 5,5
∈
Z , thì tại M có vân tối thứ k + 1
Ví dụ 3: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc bước sóng
nm600
=
λ
chiếu sáng hai khe song
song với F và cách nhau 1m. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với
màn phẳng chứa
1
F
và
2
F
và cách nó 3m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6,3m có vân sáng
hay vân tối bậc mấy.
Giải: Ta cần xét tỉ số
i
x
Khoảng vân i=
a
D
λ
=1,8mm,
11
ta thấy
5,3
8,1
3,6
+==
i
L
=> Số vân sáng: 2.8 +1=17; Số vân tối: 2.8 + 2=18
VD 2:
3.083.8
2
+==
i
L
=> Số vân sáng: 2.8 +1=17; Số vân tối: 2.8 = 16
Ví dụ 4: Trong một thí nghiệm về Giao thoa anhs sáng bằng khe I âng với ánh sáng đơn
sắc
λ
= 0,7
µ
m, khoảng cách giữa 2 khe s
1
,s
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. Số vân sáng, vân tối
quan sát được trên màn là:
Tóm tắt:
λ
= 0,7
m
µ
= 0,7.10
-3
N
s
= 2n + 1 = 2.3 + 1 = 7
N
t
= 2n = 2.3 = 6
Ví dụ 5: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng
đơn sắc có bước sóng 0,6
m
µ
. Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt
phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5 m, bề rộng miền giao thoa là 1,25 cm. Tổng số
vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là bao nhiêu ?
Tóm tắt:
λ
= 0,6
m
µ
= 0,6.10
-3
mm , a= 1mm
D= 2,5 m = 2,5.10
3
mm, L = 1,25 cm= 12,5 mm
n
t
+ n
s
= ?
Giải:
≤ ≤
( với
M N
x x<
)
+ Số vân tối trên đoạn MN :
1 1
2 2
N
M
x
x
k
i i
− ≤ ≤ −
( với
M N
x x<
)
Ví dụ 6: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng
đơn sắc có bước sóng 0,6
m
µ
. Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng
chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m, Tại M và N cùng phía với vân trung tâm cách vân
trung tâm 2,5mm và 8,8mm. Tìm số vân sáng và vân tối trong khoảng MN ?
Tóm tắt:
λ
= 0,6
m
k k
i i
< < ⇒ < <
k = {3,4,5,6,7}
⇒
Có 5 vân sáng trong khoảng MN
+ Số vân tối trên khoảng MN :
1 1
1,58 6,8
2 2
N
M
x
x
k k
i i
− < < − ⇒ < <
k = {2,3,4,5,6 }
⇒
Có 5 vân tối trong khoảng MN
* Các câu trắc nghiệm định lượng áp dụng:
Câu 1 CĐ 2007). Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp cách
nhau một khoảng a = 0,5 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là
D = 1,5 m. Hai khe được chiếu bằng bức xạ có bước sóng λ = 0,6 μm. Trên màn thu được
hình ảnh giao thoa. Tại điểm M trên màn cách vân sáng trung tâm (chính giữa) một khoảng
5,4 mm có vân sáng bậc (thứ)
A. 3. B. 6. C. 2. D. 4.
Câu 2(ĐH – 2007). Bước sóng của một trong các bức xạ màu lục có trị số là
Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm.
C. vẫn bằng 5.10
14
Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm.
D. vẫn bằng 5.10
14
Hz còn bước sóng lớn hơn 600 nm.
Câu 6 (TN 2009) : Trong thí nghiệm của Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa
hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m, bước
sóng của ánh sáng đơn sắc chiếu đến hai khe là 0,55 µm. Hệ vân trên màn có khoảng vân là
A. 1,1 mm. B. 1,2 mm. C. 1,0 mm. D. 1,3 mm.
Câu 7 (TN 2011). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta dùng ánh sáng
đơn sắc có bước sóng 600 nm, khoảng cách giữa hai khe là 1,5 mm, khoảng cách từ mặt
phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 3 m. Trên màn, khoảng cách giữa hai vân sáng bậc
5 ở hai phía của vân sáng trung tâm là
A. 9,6 mm. B. 24,0 mm. C. 6,0 mm. D. 12,0 mm.
Câu 8 (CĐ 2009). Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa với nguồn sáng đơn sắc, hệ vân trên
màn có khoảng vân i. Nếu khoảng cách giữa hai khe còn một nửa và khoảng cách từ hai
khe đến màn gấp đôi so với ban đầu thì khoảng vân trên màn
A. giảm đi bốn lần. B. không đổi.
C. tăng lên hai lần.D. tăng lên bốn lần.
Câu 9 (CĐ 2009). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách
giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m và
khoảng vân là 0,8 mm. Cho c = 3.10
8
m/s. Tần số ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm
là
A. 5,5.10
14
Hz. B. 4,5.10
điểm M trên màn quan sát cách vân sáng trung tâm 3 mm có vân sáng bậc 3. Bước sóng của
ánh sáng dùng trong thí nghiệm là
A. 0,5 µm. B. 0,45 µm. C. 0,6µm. D. 0,75 µm.
Câu 15 (CĐ 2013). Thực hiện thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước
sóng 0,4 µm, khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe
đến màn là 1 m. Trên màn quan sát, vân sáng bậc 4 cách vân sáng trung tâm
A. 3,2 mm. B. 4,8 mm. C. 1,6 mm. D. 2,4 mm.
Câu 16 (ĐH 2010). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng
ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Nếu tại điểm M trên màn quan sát có vân tối thứ ba (tính
từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe S
1
, S
2
đến M có độ lớn bằng
A. 2λ. B. 1,5λ. C. 3λ. D. 2,5λ.
Câu 17 (ĐH 2010). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng
ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm. Khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ
mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5 m, bề rộng miền giao thoa là 1,25 cm. Tổng
số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là
A. 21 vân. B. 15 vân. C. 17 vân. D. 19 vân.
Câu 18 (ĐH 2011). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 0,6 mm. Khoảng vân trên màn quan sát
đo được là 1 mm. Từ vị trí ban đầu, nếu tịnh tiến màn quan sát một đoạn 25 cm lại gần mặt
phẳng chứa hai khe thì khoảng vân mới trên màn là 0,8 mm. Bước sóng của ánh sáng dùng
trong thí nghiệm là
A. 0,64 µm. B. 0,50 µm. C. 0,45 µm. D. 0,48 µm.
Câu 19 (ĐH 2012). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ra ánh
sáng đơn sắc có bước sóng λ
1
. Trên màn quan sát, trên đoạn thẳng MN dài 20 mm (MN
* Đáp án: 1A. 2C. 3C. 4D. 5C. 6A. 7D. 8D. 9C. 10C. 11C. 12A. 13C. 14A. 15A. 16D. 17C.
18D. 19A. 20A. 21C. 22A.
* Giải chi tiết:
1.
3 3
0,6.10 .1,5.10 5,4
1,8 3
0,5 1,8
M
xD
i mm
a i
λ
−
= = = ⇒ = =
. Đáp án A.
2. Đáp án C vì màu lục có bước sóng trong khoảng 0,500
m
µ
– 0,575
m
µ
3.
3,6
0,9
1 5 1
l
i mm
n
= = =
D
λ
−
⇒ = = =
. Đáp án D
5. Khi sóng truyền từ không khí vào môi trường tần số không đổi bước sóng giảm
'
n
λ
λ
=
6. i =
a
D
λ
=
3
6
10
2.10.55,0
−
−
= 1,1.10
-3
(m). Đáp án A.
7. 10i = 10.
a
D
λ
= 10.
14
Hz. Đáp án C.
10. i =
a
D
λ
= 2.10
-3
m;
i
L
2
= 6,5; N
s
= 2.6 + 1 = 13. Đáp án C.
11. x
s3
= 3
a
D
λ
= 3i i =
3
3s
x
= 0,8.10
-3
m; λ =
D
ai
= 10
-3
m; . λ =
D
ai
= 0,5.10
-6
m. Đáp án A.
15. x
4
= 4
D
a
λ
= 3,2.10
-3
m. Đáp án A.
16. d
2
– d
1
= (2.2 + 1)
2
λ
= 2,5λ (vân tối thứ 3 ứng với k = 2). Đáp án D.
17. i =
a
D
λ
= 1,5.10
−
−
iia
= 0,48.10
-6
m.
Đáp án D.
19. i
1
=
10
MN
= 2 mm;
1
2
λ
λ
=
1
2
i
i
i
2
= i
1
1
2
λ
λ
6a
1
– 1,2.10
-3
= 5a
1
a
1
= 1,2.10
-3
m; i
1
=
6
M
x
= 10
-3
m; λ =
D
ia
11
= 0,6.10
-6
m. Đáp án A.
21. i =
a
D
λ
* Các công thức:
+ Giao thoa với nguồn phát ánh sáng gồm một số ánh sáng đơn sắc khác nhau:
Vị trí vân trùng (cùng màu): x = k
1
i
1
= k
2
i
2
= … = k
n
i
n
; với k ∈ Z.
+ Giao thoa với ánh sáng trắng:
Vị trí vân sáng: x
s
= k
a
D
λ
; vị trí vân tối: x
t
= (2k + 1)
2
D
a
λ
.
n
; với k ∈ N nhỏ nhất ≠ 0.
+ Xác định số bức xạ cho vân sáng (hoặc tối) tại vị trí M trong vùng giao thoa với nguồn
phát ra ánh sáng trắng (0,38 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm):
- Ánh sáng đơn sắc cho vân sáng tại M nếu:
M
d
ax
D
λ
≤ k ≤
M
t
ax
D
λ
; k ∈ Z. Số bức xạ cho vân
sáng tại M là số giá trị của k. Bức xạ cho vân sáng tại M có: λ =
M
ax
Dk
.
- Ánh sáng đơn sắc cho vân tối tại M nếu:
M
d
ax
D
λ
-
1
2
= x
3
= ……… = x
n
k
1
i
1
= k
2
i
2
= k
3
i
3
= = k
n
i
n
k
1
λ
1
= k
2
λ
2
và k
2
)
Bước 3: Tính:
1 2 3 4
; ; ;
BSCNN BSCNN BSCNN BSCNN
k k k k
a b c d
= = = =
Bước 4: Khoảng cách vân sáng trùng :
1 1 2 2 3 3 4 4
. . . . x k i k i k i k i
∆ = = = = =
Ví dụ 1: Giao thoa với 2 ánh sáng đơn sắc:
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của I-âng. Hai khe hẹp cách nhau 1mm, khoảng cách
từ màn quan sát đến màn chứa hai khe hẹp là 1,25m. Ánh sáng dùng trong thí nghiệm gồm
hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng
λ
1
= 0,64μm và λ
2
= 0,48μm. Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng cùng màu
với nó và gần nó nhất là:
Giải:
a = 10
-3
m
D = 1,25m
λ
= 0,64μm ,
λ
2
= 0,6μm , λ
3
= 0,54μm. λ
4
= 0,48μm . Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vân cùng màu với
vân sáng trung tâm là?
Giải:
a = 10
-3
m
D = 0,5m
λ
1
= 0,64μm
λ
2
= 0,6μm
λ
3
=0,54μm
λ
4
= 0,48μm Có thể dùng máy tính Fx-570VN PLUS
Bấm ALPHA
÷
: CLM(32,CLM(30,CLM(27,24))) = 4320
18
1 2 3 4
6
1 2 3 4
3
4320 4320 4320 4320
135; 144; 160; 180
32 30 27 24
0,64.10 .0,5
ây: 135 144 160 180 135. 0,0432 4,32
10
k k k k
V x i i i i m cm
−
−
= = = = = = = =
∆ = = = = = = =
Dạng 2: Xác định số vân sáng trong khoảng giữa 2 hoặc 3 vân sáng liên tiếp có màu giống
với VSTT.
Phương pháp:
Bước 1: Tính k
1
→ k
4
như trong dạng 1
Bước 2: Xác định các vị trí trùng nhau cho từng cặp bức xạ. (Bước này khá phức tạp)
Nguyên tắc lập tỉ số từng cặp:
1 2
2 3
λ
1
= k
2
λ
2
= k
3
λ
3
k
1
0,4 = k
2
0,5 = k
3
0,6
<=> 4k
1
= 5k
2
= 6k
3
BSCNN(4,5,6) = 60
=> k
1
= 15 ; k
2
k
λ
λ
= = ⇒ = ⇒ =
Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k
1
= 15 ; k
2
= 12 thì có tất cả 4 vị trí trùng nhau
Vị trí 1: VSTT
Vị trí 2: k
1
= 5 ; k
2
= 4
Vị trí 3: k
1
= 10 ; k
2
= 8
19
Số VS quan sát được = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng nhau
Lưu ý:
Tổng số VS tính toán ( trên đoạn) = k
1
+ k
2
+ k
5 5
k
k k k
k
λ
λ
= = ⇒ = ⇒ =
Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k
2
= 12 ; k
3
= 10 thì có tất cả 3 vị trí trùng nhau
Vị trí 1: VSTT
Vị trí 2: k
2
= 6 ; k
3
= 5
Vị trí 3: k
2
= 12 ; k
3
= 10
- Với cặp λ
1
, λ
3
:
{ }
Vị trí 4: k
1
= 9 ; k
3
= 6
Vị trí 5: k
1
= 12 ; k
3
= 8
Vị trí 6: k
1
= 15 ; k
3
= 10
Vậy tất cả có 2 + 1 +4 =7 vị trí trùng nhau của các bức xạ.
Số VS quan sát được = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng nhau
= 34 – 7 = 27 vân sáng.
Ví dụ 4: trong thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc :λ
1
(tím) = 0,4μm , λ
2
(lam)
= 0,48μm , λ
3
(đỏ) = 0,72μm. Trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như
màu của vân trung tâm có 35 vân màu tím .Số vân màu lam và vân màu đỏ nằm giữa hai
vân sáng liên tiếp kể trên là
Giải:
Vì giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm có 35 vân màu tím
λ
= = = = = = =
= = =
= = =
Ví dụ 5: Thí nghiệm GT AS bằng khe Young.Ánh sáng sử dụng gồm ba bức xạ đỏ, lục,
lam có bước sóng lần lượt là : λ
1
= 0,64μm, λ
2
= 0,54μm, λ
3
= 0,48μm. Vân sáng đầu tiên kể
từ vân sáng trung tâm có cùng màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc mấy của
vân sáng màu lục?
Giải:
Khi các vân sáng trùng nhau: k
1
λ
1
= k
2
λ
2
= k
3
λ
3
k
1
k
3
= 20 => trong khoảng giữa có 19 màu đỏ
Vân sáng đầu tiên có cùng màu với vân sáng trung tâm : là vị trí bậc 32 của λ
2
màu lục
D. Giao thoa với ánh sáng trắng:
Dạng 1 : Bề rộng quang phổ bậc k trong giao thoa với ánh sáng trắng:
( )
k d t
D
x k
a
λ λ
∆ = −
Ví dụ 6: Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là
0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Dùng ánh sáng trắng (0,76 µm ≥ λ ≥ 0,38
µm) để chiếu sáng hai khe. Xác định bề rộng của quang phổ bậc 1 và bậc 2.
Giải.
Ta có: ∆x
1
=
a
D
(λ
đ
- λ
t
) = 0,95 mm; ∆x
.
- Ánh sáng đơn sắc cho vân tối tại M nếu:
M
d
ax
D
λ
-
1
2
≤ k ≤
M
t
ax
D
λ
-
1
2
; k ∈ Z. Số bức xạ cho
vân tối tại M là số giá trị của k. Bức xạ cho vân tối tại M có: λ =
2
(2 1)
M
ax
D k +
.
Ví dụ 7: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng
trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm. Khoảng chách giữa 2 khe là 0,8mm, khoảng cách
từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn là 2 m. Trên màn tại vị trí cách vân trung tâm 3mm có
kkkD
ax
M
633
10.2,1
2.
10.3.10.8,0
−−−
===⇒
λ
Vậy: k = 2
⇒
m
6
10.6,0
−
=
λ
= 0,6
µ
m; k = 3
m
k
6
6
10.4,0
10.2,1
'
−
−
1,2
X
+ Start?
⇒
Nhập 1 =
+ End?
⇒
Nhập 20 =
+ Step?
⇒
Nhập 1 =
Tìm đại lượng f(x) thõa mãn đề bài: màn hình máy tính xuất hiện
1
2
3
4
5
x
1
2
3
4
5
F(x)
1,2
0,6
0,4
0,3
0,24
x
M
= x
S
=
1
( )
2
D
k
a
λ
+
3
3
8.0,4 1,6.10 1,6
1 1 1
( ).2.10
2 2 2
M
ax
mm m
kD
k k k
λ µ
−
⇒ = = = =
+ + +
Vậy: k = 2
⇒
= x
S
= k.
a
D
λ
3
3
8.0,4 1,6.10 1,6
.2.10
M
ax
mm m
kD k k k
λ µ
−
⇒ = = = =
Vậy: k = 3
⇒
0,53 m
λ µ
=
; k = 4
0,4 m
λ µ
⇒ =
Cách 2 dùng máy tính tương tự ví dụ 1
* Các câu trắc nghiệm định lượng minh họa:
Câu 1(CĐ 2008): Trong một thí nghiệm Iâng (Y-âng) về giao thoa ánh sáng với ánh sáng
đơn sắc có bước sóng λ
λ µ
=
, ánh sáng đỏ
2
0,75 m
λ µ
=
A. 2,8mm B. 3,2mm C. 4mm D. 7,5mm
Câu 3(ÐỀ ĐẠI HỌC – 2008): Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng (Y-âng),
khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan
sát là 1,2m. Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước
sóng 500 nm và 660 nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn. Biết vân sáng chính giữa
(trung tâm) ứng với hai bức xạ trên trùng nhau. Khoảng cách từ vân chính giữa đến vân gần
nhất cùng màu với vân chính giữa là
A. 4,9 mm. B. 19,8 mm. C. 9,9 mm. D. 29,7 mm.
Câu 4 (CĐ 2009). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm các bức
xạ có bước sóng λ
1
= 750 nm, λ
2
= 675 nm và λ
3
= 600 nm. Tại điểm M trong vùng giao
thoa trên màn mà hiệu khoảng cách đến hai khe bằng 1,5 µm có vân sáng của bức xạ
A. λ
2
và λ
3
. B. λ
3
. D.
3
2
.
Câu 6 (CĐ 2011). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, chiếu vào hai khe đồng
thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ
1
= 0,66 µm và λ
2
= 0,55 µm. Trên màn quan sát,
vân sáng bậc 5 của ánh sáng có bước sóng λ
1
trùng với vân sáng bậc mấy của ánh sáng có
bước sóng λ
2
?
A. Bậc 7. B. Bậc 6. C. Bậc 9. D. Bậc 8.
Câu 7 (CĐ 2011). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai
khe là 2 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn phát
ánh sáng gồm các bức xạ đơn sắc có bước sóng trong khoảng 0,40 μm đến 0,76 μm. Trên
màn, tại điểm cách vân trung tâm 3,3 mm có bao nhiêu bức xạ cho vân tối?
A. 6 bức xạ. B. 4 bức xạ. C. 3 bức xạ. D. 5 bức xạ.
Câu 8 (ĐH 2009). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng
ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 µm đến 0,76 µm. Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh
23
sáng đơn sắc có bước sóng 0,76 µm còn có bao nhiêu vân sáng nữa của các ánh sáng đơn
sắc khác?
A. 3. B. 8. C. 7. D. 4.
Câu 9 (ĐH 2010). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai
khe là 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí
2
= 0,56 µm và λ
3
= 0,63 µm. Trên
màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, nếu hai
vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng thì số vân sáng quan sát
được là
A. 21. B. 23. C. 26. D. 27.
Câu 13 (ĐH 2012). Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng
thời hai ánh sáng đơn sắc λ
1
, λ
2
có bước sóng lần lượt là 0,48 µm và 0,60 µm. Trên màn
quan sát, trong khoảng giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung
tâm có
A. 4 vân sáng λ
1
và 3 vân sáng λ
2
. B. 5 vân sáng λ
1
và 4vân sáng λ
2
.
C. 4 vân sáng λ
1
và 5vân sáng λ
2
. D. 3 vân sáng λ
t
) = 2,8mm
3.
1 2
1 1 2 2 1 2
2 1
660 33 33
k =k
500 25 25
k
k k
k
λ
λ λ
λ
⇒ = = = ⇒ =
Gần vân trung tâm nhất k
2
= 25
6 3
2
660.10 .1, 2.10
25 25 9,9
2
D
x mm
a
λ
−
⇒ = = =
6
5
. Đáp án C.
6. 5
a
D
1
λ
= k
2
a
D
2
λ
k
2
= 5
1
2
λ
λ
= 6. Đáp án B.
7.
d
M
D
ax
λ
-
2
1
λ
= 1,8 mm;
1
i
x
M
= 3,06;
1
i
x
N
= 12,2 trên đoạn MN có 9 vân sáng của bức xạ có
bước sóng λ
1
(từ vân bậc 4 đến vân bậc 12).
i
2
=
a
D
2
λ
= 2,4 mm;
2
i
x
M
= 2,3;
2
d
= k
l
λ
l
k
d
=
d
l
λ
λ
k
l
. Vì giữa hai vân trùng gần nhau nhất có
8 vân sáng màu lục nên vân trùng đầu tiên tính từ vân trung tâm là vân sáng bậc 9 của ánh
sáng màu lục
25
Copyright: Tài liệu đại học ©