TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC NỘI DUNG, BIÊN SOẠN HỆ THỐNG
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN CHƢƠNG “GIAO THOA
ÁNH SÁNG” BỔ SUNG NGUỒN HỌC LIỆU HỌC PHẨN SP139

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ

Giảng viên hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Trần Thƣơng Tín
Mã số SV: 1090186
Lớp: Sƣ phạm Vật Lý
Khóa: 35

Cần Thơ, Năm 2013


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh

Lời cảm ơn
Sau một thời gian dài nghiên cứu em đã hoàn thành luận

GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh

MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU ······················································································· 1
1. Lý do chọn đề tài ··············································································· 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ··········································································· 1
3. Giới hạn của đề tài ············································································· 1
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ·········································································· 1
5. Phương pháp nghiên cứu ······································································ 2
6. Đóng góp của luận văn ········································································ 2
Phần NỘI DUNG ···················································································· 3
Chƣơng 1:MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ VÀ MỨC ĐỘ NHẬN
THỨC CỦA HỌC SINH ··········································································· 3
1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ······ 3
1.1.1. Mục tiêu dạy học Vật Lý ở trường phổ thông ········································· 3
1.1.2. Nhiệm vụ dạy học Vật Lý ở trường phổ thông ········································ 3
1.2. MỨC ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO BẬC NHẬN THỨC CỦA
NHÀ GIÁO DỤC HỌC BENJAMIN BLOOM ················································ 4
1.2.1. Mức nhận thức “ Biết” ··································································· 4
1.2.2. Mức nhận thức “ Hiểu” ·································································· 5
1.2.3. Mức nhận thức “ Vận dụng” ···························································· 5
1.2.4. Mức nhận thức “ Phân tích” ····························································· 6
1.2.5. Mức nhận thức “ Tổng hợp” ···························································· 6
1.2.6. Mức nhận thức “ Đánh giá” ····························································· 6
Chƣơng 2: THIẾT LẬP LẠI KIẾN THỨC CHƢƠNG “ GIAO THOA ÁNH SÁNG”
MỘT CÁCH CÓ HỆ THỐNG ··································································· 8
2.1. NHỮNG CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ········································ 8
2.1.1. Nguyên lý Huyghen ··································································· 8
2.1.2. Phương trình sóng ánh sáng ·························································· 9
2.1.3. Nguyên lý chồng chất ································································· 10

2.5.1. Giới thiệu ··············································································· 40
2.5.2. Bản mỏng có độ dày không đổi. Vân cùng độ nghiêng ·························· 44
2.5.2.1. Sự định xứ của vân······························································ 44
2.5.2.2. Vân cùng độ nghiêng ··························································· 45
2.5.3. Bản mỏng có độ dày thay đổi. Vân cùng độ dày ·································· 46
2.5.3.1. Vân cùng độ dày ································································ 46
2.5.3.2. Vân của nêm không khí ························································ 47
2.5.3.3. Vân tròn Newton ································································ 50
2.6. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƢỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG··················· 52
2.6.1. Khử các ánh sáng phản xạ trên mặt kính ··········································· 52
2.6.2. Kiểm tra các mặt kính phẳng hay lồi ··············································· 53
2.6.3. Đo chiết suất của chất lỏng và chất khí. Giao thoa kế Relay ···················· 54
Chƣơng 3. SƠ LƢỢC VỀ TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······························ 59
3.1. TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN LÀ GÌ? ··········································· 59
3.2. BẢN CHẤT CỦA TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······························ 59
3.3. VAI TRÒ CỦA TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN TRONG DẠY HỌC ······ 59
3.3.1. Đối với giáo viên ······································································ 59
3.3.2. Đối với học sinh ······································································· 60
3.4. ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP TRẮC NGHIỆM KHÁCH
QUAN ·································································································· 60
3.4.1. Ưu điểm ················································································· 60
3.4.2. Nhược điểm ············································································ 60
3.5. PHÂN LOẠI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······················ 60
Chƣơng 4: BIÊN SOẠN HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN
THEO CÁC BẬC NHẬN THỨC ································································· 62
4.1. BẢN CẤU TRÚC HAI CHIỀU ························································· 62
4.2. BÀI TẬP GIAO THOA VÂN KHÔNG ĐỊNH XỨ ·································· 62
4.3. BÀI TẬP GIAO THOA VÂN ĐỊNH XỨ ·············································· 72
Phần KẾT LUẬN ···················································································· 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẨN SP139”

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “ Giao thoa ánh sáng trong học phần SP
139” và xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhằm hỗ trợ tài liệu học cho
học phần SP 139.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
- Chỉ giới hạn trong chương giao thoa ánh sáng.
- Chỉ sử dụng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm.

4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Với những mục đích lý luận và thực tiễn như đã nêu, em xác định những nhiệm vụ
nghiên cứu cụ thể như sau:
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và nhà nước về mục tiêu, nhiệm vụ giáo dục
trong giai đoạn hiện nay, các yêu cầu và định hướng về đổi mới phương pháp dạy học.
- Tìm hiểu các đề tài, các bài viết liên quan tới chương giao thoa ánh sáng.
- Nghiên cứu các quan điểm lý luận dạy học hiện đại về: Các phương pháp tổ chức
hoạt động nhận thức trong dạy học Vật Lý, sử dụng bài tập trong dạy học Vật Lý, thiết
kế tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực của học sinh.
- Tìm hiểu thực trạng dạy và học chương “ Giao thoa ánh sáng” nhằm tìm ra
những khó khăn của giáo viên và học sinh trong giảng dạy cũng như lĩnh hội kiến thức có
liên quan.
- Nghiên cứu kiến thức có liên quan tới chương “ Giao thoa ánh sáng” nhằm xác
định những mục tiêu dạy học cụ thể.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
1


SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Phần NỘI DUNG
Chƣơng 1: MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ VÀ MỨC
ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ
THÔNG
1.1.1. Mục tiêu dạy học Vật Lí ở trƣờng phổ thông
Dạy học Vật Lý trong trường trung học phổ thông nhằm giúp học sinh:
Đạt được một hệ thống kiến thức Vật Lý phổ thông cơ bản và hiện đại phù
hợp với những quan điểm hiện đại, bao gồm:
 Các khái niệm về sự vật hiện tượng và quá trình vật lý thường gặp trong
đời sống và sản xuất.
 Các đại lượng, các định luật và các nguyên lý vật lý cơ bản.
 Những nội dung chính của một số thuyết vật lý quan trọng nhất.
 Những ứng dụng phổ biến của vật lý trong đời sống và sản xuất.
 Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp
đặt thù của vật lý, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình.
Rèn luyện và phát triển các kỷ năng:
 Quan sát các hiện tượng và các quá trình vật lý trong tự nhiên, đời sống
thường ngày hoặc trong các thí nghiệm: điều tra, sưu tầm, tra cứu tư liệu từ các nguồn
khác nhau để thu nhập các thông tin cần thiết cho việc học tập vật lý.

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

thức vật lý cơ bản ở trình độ phổ thông, bước đầu hình thành ở học sinh những kỉ năng và
thói quen làm việc khoa học, góp phần tạo ra ở họ các năng lực nhận thức, năng lực hành
động và các phẩm chất về nhân cách mà mục tiêu của giáo dục đề ra. Chuẩn bị cho học
sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, có thể thích ứng với sự phát triển của khoa học kỉ thuật, học nghề, trung cấp chuyên nghiệp hoặc đại học.
- Môn vật lý có khả năng to lớn trong việc rèn luyện cho học sinh tư duy logic và tư
duy biện chứng, hình thành ở họ niềm tin về bản chất khoa học của các hiện tượng tự
nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người, khả năng ứng dụng khoa học để đẩy
mạnh sản xuất, cải thiện đời sống.

1.2. MỨC ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO BẬC NHẬN
THỨC CỦA NHÀ GIÁO DỤC HỌC BENJAMIN BLOOM
Bloom phân chia việc đánh giá học tập của học sinh theo các mức độ khác nhau (gọi
tắt là các bậc của Bloom). Theo ông, các bậc nhận thức của học sinh được xét theo mức
độ từ dễ đến khó, từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp. Đó là: biết, hiểu, vận dụng,
phân tích, tổng hợp và đánh giá.
1.2.1. Mức nhận thức “ Biết”
Đây là mức thấp nhất nhưng cũng rất cơ bản của sự nhận thức. Nó chỉ yêu cầu
người học nhớ được các sự kiện, khái niệm, định nghĩa, công thức, phương pháp, nguyên
lý,…mà chưa cần phải hiểu sâu. Vì vậy, người học được coi là đạt mục tiêu này nếu họ
phát biểu được định nghĩa, nêu các công thức mô tả hay kể lại được sự kiện… hay nói
một cách khác, người học chỉ tái hiện lại đúng điều đã học, được nghe.
Có thể chia mức độ hiểu thành:
1.2.1.1. Biết các điều đặc biệt.
Học sinh phải nhớ lại các sự kiện đặc biệt, riêng lẻ. Đây là mức trí năng thấp
nhất nhưng nó lại là nền tảng cho các trí năng phức tạp hơn, bao gồm:
- Biết các ký hiệu đặc biệt, các biểu tượng đặc biệt của một vật, một sự kiện,
định nhgiax một khái niệm quan trọng.
VD: Hãy xác định phát biểu nào sao đây có thể dùng định nghĩa chu kỳ trong chuyển

- Biết các lý thuyết và cấu trúc: bao gồm kiến thức ở mức độ ghi nhớ lại các
nguyên lý, các nhận định tổng quát, các hệ thức liên hệ giữa các phần đã học với nhau để
các một cái nhìn tổng quát, rỏ ràng, có hệ thống về một hiện tượng, về một vấn đề hoặc
một lĩnh vực.
Vậy: Để kiểm tra mức độ biết của học sinh, có thể nêu các câu hỏi có động từ bắt đầu
như: mô tả, phát biểu, liệt kê, nhớ lại, nhận biết, xác định, kể tên, định nghĩa. nhận
dạng…Hoặc các từ hỏi như: như thế nào, ai, ở đâu, khi nào, bằng cách nào, là gì…
1.2.2. Mức nhận thức “ Hiểu”
Ở bậc này, người dạy không chỉ yêu cầu học sinh nhớ được kiến thức mà còn phải
hiểu thấu đáo chúng như: các sự việc, hiện tượng, các quá trình, các nguyên tắc, định luật,
định nghĩa…
Một số hoạt động sau đây có thể gọi là “ hiểu”.
1.2.2.1. Diễn giải được
Khi tiếp thu một vấn đề nào đó, học sinh có thể diễn đạt lại chúng bằng lời lẽ
riêng của mình, hoặc dưới một dạng thức khác với điều kiện bảo toàn được ý nghĩa ban
đầu. Như vậy, khả năng này được được đánh giá dựa trên tiêu chí chính xác và trung thực.
1.2.2.2. Tóm tắt được
Học sinh có thể xác định được mục đích hoặc tóm tắt một bài viết, có thể tóm
gọn một đoạn bài học thành một cụm từ hoặc một từ đại diện ( tìm từ khóa).
1.2.2.3. Giải thích được
Khả năng này cho phép học sinh có thể lý giải các hiện tượng, sự kiện thậm chí
một quá trình làm việc nào đó ttrong thực tế, dựa vào những kiến thức đã được học.
Vậy: Để kiểm tra mức độ “hiểu” của học sinh, có thể nêu các câu hỏi bắt đầu bằng
các động từ như: giải thích, lí giải, hiểu thế nào, tóm tắt dưới dạng sơ đồ, dự đoán, cho
ví dụ, diễn đạt…hoặc các từ hỏi “ tại sao” , “ …nghĩa là gì?”.
1.2.3. Mức nhận thức “ Vận dụng”
Đạt được tiêu chuẩn này, người học không chỉ phải nhớ, hiểu mà còn phải có khả
năng áp dụng những nguyên tắc, khái niệm… đã học để giải quyết các vấn đề nhỏ, các
bài tập áp dụng và đặc biệt là đưa chúng vào thực tiễn để giải thích , cải tiến cho hợp lý
hơn, khoa học hơn.

Vậy: Để kiểm tra mức độ nhận thức “ phân tích” thì ta dùng các động từ như: phân
tích, so sánh tìm tương phản, phân biệt, tìm điểm giống nhau, khác nhau của… tìm mối
tương quan, liên hệ…
1.2.5. Mức nhận thức “ Tổng hợp”
Tổng hợp là nhìn bao quát lên một chính thể gồm nhiều bộ phận ( sau khi phân
tích) mô tả được bức tranh toàn cảnh của chính thể, các mối quan hệ giữa các bộ phận
của các chỉnh thể với nhau và quan hệ giữa các chính thể với môi trường xung quanh.
Bậc nhận thức này có yêu cầu cao đối với người học. Muốn đạt được yêu cầu thì
người học phải hiểu thấu đáo đối tượng, biết phân tích nó rồi sau đó mới có thể mô tả
toàn cảnh đối tượng đó bằng ngôn ngữ của mình, chú ý sắp xếp các bộ phận cấu thành
( đã phân tích) theo một trật tự hợp lý để có thể xếp nó vào một loại đối tượng đã biết hay
tìm ra một đối tượng mới, từ đó tìm ra hướng giải quyết theo nhiệm vụ đã đặt ra hoặc tìm
ra phương hướng phân tích tiếp theo.
Phân tích và tổng hợp là hai hoạt động luôn luôn đi kèm nhau để tìm hiểu một hiện
tượng, sự việc một cách trọn vẹn. Các hoạt động tư duy hỗ trợ hai hoạt động này là trừu
tượng hóa, khái quát hóa.
Vậy: Các động từ dùng để hỏi kiểm tra mức nhận thức này là: kết hợp, phối hợp,
sáng tác, thiết kế, tổ chức, sắp xếp lại, cấu trúc lại, viết lại, tìm cách giải…
1.2.6. Mức nhận thức “ Đánh giá”
Một người có khả năng đánh giá là người có thể thực hiện công việc sau: khi tìm
hiểu một vấn đề, có thể nhận được vấn đề này đúng hay sai, hay hay là dở, chính xác hay
không chính xác, có giá trị hay không có giá trị…và mức độ của nhận định đó ( cho
điểm).
Muốn có năng lực này, trước hết người học phải vững vàng về kiến thức, thuần
thục các hoạt động tư duy như: phân tích và tổng hợp, so sánh, phân loại, trừu tượng
hóa…Phải kiên định với những định chuẩn đã đặt ra. Tuy nhiên cũng phải biết kết hợp
hoàn cảnh của đối tượng, của sự kiện để có thể “gia giảm” hợp lý các điểm số đánh giá.
Có thể chia năng lực này theo các mặt công việc sau:

SVTH: Trần Thương Tín

7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Chƣơng 2: CẤU TRÚC LẠI KIẾN THỨC CHƢƠNG “ GIAO
THOA ÁNH SÁNG” MỘT CÁCH CÓ HỆ THỐNG
Ánh sáng mặt trời cũng như cầu vồng cho chúng ta thấy rằng nó là tổng hợp các
màu trong vùng nhìn thấy. Các màu xuất hiện trong cầu vồng là do các sóng tới với bước
sóng khác nhau lệch những góc khác nhau khi chúng đi qua những hạt mưa để tạo nên
cầu vồng. Tuy nhiên những màu rục rỡ của bong bóng xà phòng và các váng dầu được
tạo nên không phải do khúc xạ mà do sự giao thoa của ánh sáng phản xạ trên chúng. Các
sóng giao thoa kết hợp với nhau làm tăng cường hoặc triệt tiêu vài màu sắc nào đó trong
phổ của ánh sáng mặt trời dọi tới.
Sự tăng cường hay triệt tiêu có tính chất chọn lọc đối với các bước sóng ánh sáng
có nhiều ứng dụng. Khi ánh sáng đập lên mặt của của một khối thủy tinh thông thường
chẳng hạn, thì khoảng 4% năng lượng ánh sáng tới là được phản xạ vì thế chùm ánh sáng
truyền qua cũng sẽ bị yếu đi chừng ấy. Sự mất ánh sáng vô ích này có thể trở thành vấn
đề trong các hệ quang học có nhiều thành phần. Một “lớp giao thoa” mỏng, trong suốt
tráng lên bề mặt của khối thủy tinh có thể làm giảm lượng ánh sáng phản xạ (và do đó
làm tăng ánh sáng truyền qua) nhờ giao thoa mà triệt tiêu đi. Màu hơi xanh của thấu kính
máy ảnh chứng tỏ thấu kính đã được tráng một lớp như thế. Đôi khi chúng ta lại muốn
làm tăng hơn là giảm đi độ phản xạ của mặt thủy tinh. Điều này cũng có thể thực hiện
được nhờ phương pháp tráng giao thoa. Trong thực tế một sự tổ hợp các lớp giao thoa có
độ dày và chiết suất khác nhau có thể làm phản xạ hoặc truyền qua gần hết vùng bước
sóng ánh sáng mong muốn. thí dụ có thể mua các của kính có tráng các lớp giao thoa để
phản xạ tốt tia hồng ngoại (do đó phòng sẽ ấm hơn do giữ lại đươc tia hồng ngoại) nhưng
lại phản xạ kém ánh sáng khả kiến (nên dể dàng làm cho ánh sáng mặt trời đi vào trong

phẳng di chuyển sang phải trong không gian tự do (chân không) được biểu diển bằng mặt
phẳng ab, vuông góc với mặt phẳng của tờ giấy (giao tuyến của mặt này với mặt phẳng
của tờ giấy hơi giống với ngọn sóng thẳng
và dài di chuyển trên mặt nước). Hỏi sau
thời gian t thì mặt sóng sẽ ở đâu?
Chúng ta hãy dùng một số điểm trên
mặt ab (các dấu chấm) làm tâm để vẽ các
sóng cầu thứ cấp. Sau thời gian t bán kính
của các sóng cầu thứ cấp là c.t, trong đó c là
vận tốc của ánh sáng trong chân không.
Chúng ta biểu diễn mặt phẳng tiếp tuyến
với các hình cầu đó ở thời điểm t bằng mặt
de. Đó là mặt sóng phẳng ở thời điểm t. Nó
song song với mặt phẳng ab và cách ab một
khoảng bằng c.t. Như vậy các mặt phẳng
sóng truyền dưới dạng các mặt phẳng với
vận tốc là c.
Hình 2.1 Sự truyền của một sóng
phẳng trong chân không được hình dung
theo nguyên lý Huygens.

Hình 2. 2: Mặt đầu sóng của sóng cầu. Hình 2.3: Mặt đầu sóng của sóng khúc xạ.
2.1.2. Phƣơng trình sóng ánh sáng
 Ta đã biết ánh sáng là một loại sóng điện từ, nghĩa là một điện từ trường biến thiên


trong không gian. Nó được đặc trưng bởi vectơ cường độ điện trường E , vectơ cường độ




Thì tại điểm M cách nguồn sáng S một khoảng r, phương trình dao động sáng sẽ là:




2 r 
2 r.n 
E = E0cos  t  .      E0 cos  t  .    


Hay

T v





T

C 





2 
E  E0 cos  t 
.L    
T 





n



E  E 1  E 2  E 3  ....  E n   Ei ”

(3)

i 1

Cần chú ý rằng, nguyên lý chồng chất chỉ đúng với các sóng ánh sáng do nguồn
sáng thông thường phát ra (cường độ điện trường yếu), không đúng với các sóng ánh
sáng do nguồn laze phát ra (vì có cường độ điện trường lớn nên có sự tương tác lẫn với
nhau).

2.2. SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG. NGUỒN KẾT HỢP
2.2.1. Sự giao thoa ánh sáng
 Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau tại một miền nào đó của không gian thì
tại miền đó người ta thấy có những dải màu sáng và tối xen kẻ lẫn nhau. Hiện tượng này
gọi là sự giao thoa ánh sáng. Miền không gian có giao thoa ánh sáng gọi là trường giao
thoa.
 Thực nghiện cho thấy rằng chỉ có những sóng phát ra từ những nguồn kết hợp thì
mới có thể tạo ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.

SVTH: Trần Thương Tín


thoa. Màn quan sát như được dọi sáng đều. Ánh sáng như trên được gọi là hoàn toàn
không kết hợp.
Để biết rõ hơn về nguồn kết hợp và nguồn không kết hợp ta xét hai dao động có
cùng tần số và cùng phương gặp nhau tại điểm M, được biểu diễn bằng các phương trình
sau:
E1 = E01cos ( t  1 )
(4)
E2 = E02cos ( t   2 )
(5)
Trong đó: E01, E02 là biên độ dao động thành phần, 1 ,  2 là pha ban đầu.






Dao động tổng hợp tại m được biểu diễn bằng: E  E1  E2


(6)



Vì hai dao động E1 và E 2 cùng phương nên có thể thay thế bằng phép cộng vectơ
bằng phép cộng đại số:
E  E01 cost  1   E02 cost   2 
(7)
Kết quả tính toán cho thấy dao động tổng hợp tại điểm M là một dao động có cùng
tần số, cùng phương với hai dao động thành phần:


E01. cos  1  E02 . cos  2

(10)

Do cường độ sáng tại một điểm tỉ lệ với bình phương biên độ dao động sáng tại
2
2
điểm đó. Nên ta có:
I~ E02 , I1 ~ E01
(11)
, I 2 ~ E02
Thay (11) vào (9) ta có cường độ sáng tổng hợp tại điểm M là:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 cos1   2 

(12)

Trong thực tế các máy thu ánh sáng (kể cả mắt) dù nhạy đến đâu cũng chỉ ghi nhận
được giá trị trung bình của cường độ sáng trong thời gian quan sát mà thôi. Vì vậy, biểu
thức (12) phải lấy giá trị trung bình:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 . cos1   2 

(13)

Vì E01 và E02 không phụ thuộc vào thời gian nên ta có:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 .cos1   2 

(14)

Từ (14) ta thấy cường độ sáng trung bình tại điểm M chỉ phụ thuộc vào hiệu số pha
ban đầu 1   2  của hai dao động sóng.

SÁNG KẾT HỢP
2.3.1. Vị trí các cực đại và cực tiểu của giao thoa
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Xét hai sóng kết hợp được phát ra từ hai nguồn kết hợp S1 và S2 có cùng tần số 
gặp nhau tại điểm M trong không gian, cách S1 và S2 những khoảng tương ứng là r1 và r2.
Giả sử phương trình của hai dao động sáng tại S1, S2 là:
E1 = E01cos ( t )
E2 = E02cos ( t )
Phương trình của hai sóng ánh sáng tại điểm M là:

Hình 2.5: Hiệu đường đi của tia sáng
2 

'
E1  E01 cos t 
.L1   E01 cost  1 



2


hiệu quang trình  của hai sóng tại M. Cụ thể:
Cường độ sáng cực đại khi cos 1   2  = +1.
Từ đó suy ra: 1   2  2k
Hay  = k 

với k = 0,  1,2......

Cường độ sáng cực đại bằng: I = Imax =



I1  I 2

(20)



2

(21)

Như vậy, cực đại giao thoa (những điểm sáng nhất) là những điểm mà tại đó hiệu
quang trình của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng.
Lập luận tương tự như trên ta có: Cực tiểu giao thoa (những điểm tối nhất) là những
điểm mà tại đó hiệu quang trình của hai sóng bằng một số lẻ lần nửa bước sóng:

  2k  1
(22)
2


(25)
r2  r1  2k  1
2

2.3.2. Vị trí giao thoa, khoảng vân
Xét một điểm M trên màn E trên hình. Vị trí của điểm M được xác định bởi
x = OM. Kẻ MH vuông góc với S1S2 và đặt S1S2 = a.
Ta có: S1H = x -

a
a
, S2H = x +
2
2

Hình 2.6: Vị trí vân giao thoa.
Đặt IO = D ( khoảng cách từ hai nguồn đến màn), ta có:
2

a

r   x    D2
2

2
1

2

a


Với k = 0,  1,2,3......
Tại O ( x = 0, k = 0), ta có vân sáng trung tâm ( vân sáng chính giữa), ở hai bên vân
sáng trung tâm là vân sáng bậc 1 ( k=  1), bậc 2 ( k =  2)…..
Tương tự như trên ta tìm được vị trí của vân tối là:
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh
xt =(2k +1)

D

(28)

2a

Từ hai công thức trên ta thấy các vân sáng và vâ tối xen kẽ và cách đều nhau.
Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp nhau gọi là khoảng
vân:
i = xk+1 – xk = (k + 1).
hay

i=


đủ nhỏ thì các vân sáng trên màn sẽ nhòe và có khi mất hẳn.
Để tìm đều kiện cho kích thước hai khe, ta tiền hành tách mỗi khe thành hai dãy đều
nhau. Như vậy ta được hai cặp khe b, d và c,e thay cho cặp khe S1S2.
Ta có:

bc = de =

1
2

bd = ce = a

Hình 2.7: Điều kiện bề rộng của khe.
Trên màn E lúc này có hai hệ vân với vân trung tâm là c1 và c2.
D
Khoảng vân:
i=
a

Khoảng cách hai vân trung tâm c1c2 = i
i
thì vân sáng của hệ vân này sẽ trùng với vân tối của hệ vân kia.
2
i
Thực nghiệm đã cho thấy rằng c1c2 = i 
4

Nếu c1c2 = i =

SVTH: Trần Thương Tín

Xs = k

D

(31)

a

Các hệ vân đơn sắc sẽ chồng chất lên nhau.
Tại vân trung tâm k = 0 thì Xs = 0 với bất kỳ giá trị của  nào. Nghĩa là vân trung
tâm là vạch sáng trắng.
Từ công thức (31), mặc dù cùng bậc giao thoa, vì bước sóng đơn sắc có giá trị khác
nhau cho nên vị trí Xs sẽ khác nhau. Kết quả là hai bên vân sáng trung tâm có dãy màu.
Trong đó vân tím gần vân trung tâm nhất và màu đỏ xa vân trung tâm nhất.
Phía ngoài hai dãy màu cầu vồng, các vân sáng của các thành phần đơn sắc khác
nhau bắt đầu trùng lên nhau, nghĩa là vân sáng bậc ki của  i sẽ trùng với vân sáng của kj
cua  j….
Ta có:
K1  1 = k2  2 = ….= ki  i = kj  j = kh  h = ……

2.4. CÁC THÍ NGHIỆM ĐỂ QUAN SÁT GIAO THOA ÁNH SÁNG
CHO VÂN KHÔNG ĐỊNH XỨ
2.4.1. Nguyên tắc chung để tạo ra các sóng kết hợp từ các nguồn sáng thông
thƣờng
Muốn quan sát được hiện tượng giao thoa trước hết phải tạo ra các nguồn kết hợp.
Thí nghiệm chứng tỏ rằng ánh sáng phát ra từ hai nguồn sáng thông thường là sóng
không kết hợp. Vì vậy để tạo ra hai sóng kết hợp từ nguồn sáng thông thường phải bằng
cách nào đó (phản xạ, khúc xạ…) tách ánh sáng phát ra từ một nguồn điểm thành hai
sóng, cho truyền theo hai con đường khác nhau. Muốn có được hình ảnh giao thoa ta cho
hai sóng kết hợp được tách ra đó gặp nhau.

Các điểm trong không gian ở đó hiện tượng giao thoa làm tăng cường ( cực đại
giao thoa) được đánh dấu bằng những chấm trong hình. Chúng ta có thể tưởng tượng nối
các chấm thành những đường hơi
cong trải từ các lỗ kim đến màn C.
Vùng sáng xuất hiện trên màn ở
những nơi các đường giao thoa cực
đại cắt màn. Vùng tối là do giao thoa
làm triệt tiêu (cực tiểu) sẽ xuất hiện
giữa hai vùng sáng kế tiếp. Các vùng
sáng vùng tối cùng tạo nên hình ảnh
giao thoa trên màn C.
Hình 2.9.a cho thấy các tia
sáng tuyền từ hai khe S1 và S2 trên
màn B đến điểm P tùy ý trên màn
quan sát C.
Hình 2.9.a: Các sóng xuất phát từ S1
và S2 tổ hợp tại P.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Sóng sáng đi qua S2 cùng pha với sóng đi qua S1 vì rằng hai sóng này là một
phần của một sóng duy nhất dọi sáng màn B. Tuy nhiên sóng đến P từ S2 không thể cùng
pha với sóng đến P từ S1 vì rằng sóng thứ hai phải đi một đoạn đường dài hơn sóng thứ

với k = 0, 1, 2,….( các cực đại).
Những vùng của cực đại giao thoa trên màn quan sát được gọi là những vân
sáng, và các giá trị của k có thể dùng để đặt tên cho chúng. Khi k = 0, phương trình (33)
cho  = 0. Như vậy, có một vân sáng chính giữa nằm tại giao điểm của trục chính với
màn quan sát. Cực đại chính giữa này là nơi mà sóng từ các khe đến với hiệu số pha bằng
không.
Giá trị của k lớn dần, phương trình (33) cho thấy có những vân sáng ứng với
những giá trị của  lớn dần, cả phía trên lẫn phía dưới của vân cực đại chính giữa.
Vd: với cực đại thứ 2 (k = 2) ánh sáng từ các khe đến với hiệu số pha của 2  tương ứng
 2 
với một góc  = sin-1  d  ở phía trên và phía dưới của trục chính.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
18


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Đối với trường hợp triệt tiêu hoàn toàn, ánh sáng đến điểm P tùy ý trên màn
quan sát do giao thoa phải có hiệu lộ trình d.sin  bằng một số lẻ lần nửa bước sóng.

d.sin  = (2k + 1).
(34)
2

với k = 0, 1, 2, ….. (các cực tiểu).
Các giá trị k bây giờ dùng để đặt tên cho nhữn vùng cực tiểu gioa thoa được

D

Từ phương trình (33) ta có cùng với một giá trị của k.
k
Sin    
d

Từ hai biểu thức trên ta có thể suy ra yk:
kD
yk =

(*)

d

Đối với cực đại tiếp theo:
y(k+1) =

k  1D

(**)

d

Từ (*) và (**) ta tìm được khoảng cách giữa hai vân cực đại kế tiếp nhau:

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
19

=
= 7,2.10- 4m = 0,72 mm
3
a

0,5.10

b. Xác định vị trí của vân sáng bậc 2 và vân tối bậc 5
* Vân sáng bậc 2:
Vân sáng bậc hai thì ứng với k = 2
D
Ta có : xS2 = k
= k.i
a



xS2 = 2. 0,72 = 1,44 mm
* Vân tối bậc 5:
Vân tối bậc 5 ứng với k = 4
D
Ta có: xT5 =(2k +1)
= ( k + 0,5).i
2a



xT5 = (4 + 0,5). 0,72 = 3,24 mm
a. Tìm khoảng cách giữa hai vân nói trên:


b. Xác định M, N là vân sáng hay tối:
* Điểm M:
Ta có được vị trí của điểm M nên ta có thể dễ dàng suy ra được k:
D
xM = k.
= k.i
a

xM
3,6

5
i
0,72



k=



k là vân sáng bậc 5

* Điểm N:
xN = k.


Ta có:

D