Khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp

     

Kỳ thi THPT Quốc Gia đang đến gần, nhằm trang bị một sổ tay ghi nhớ nhanh các kiến thức Vật lý, Kiến Guru xin chia sẻ đến các bạn học sinh bảng tóm tắt công thức Vật Lý 12 chọn lọc chuyên đề giao thoa ánh sáng.

Bạn đang xem: Khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp

Các bài tập ở chương này không quá khó, chỉ cần bạn nhớ nhanh các công thức, nắm vững những biến đổi cơ bản là sẽ giúp bạn tìm ra đáp án một cách nhanh nhất, tiết kiệm thời gian cho những câu phía sau. Cùng Kiến Guru đi qua bài đọc nhé:

*

I. Tóm tắt công thức vật lý 12 Giao thoa ánh sáng: lý thuyết cần nhớ

Để hiểu rõ từng công thức trong bảng tóm tắt công thức vật lý 12 chuyên đề giao thoa ánh sáng, trước tiên, cần ôn lại một số lý thuyết sau:

1. Đại cương sóng ánh sáng.

- Tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm ánh sáng phức tạp sẽ bị phân tách thành các chùm sáng đơn sắc khác nhau khi nó đi qua mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt.

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc, có 1 màu cố định.

- Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến vô cùng.

Khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, chỉ có tần số và màu sắc là không đổi, còn bước sóng và vận tốc truyền sẽ thay đổi → Vậy đặc trưng của một sóng là tần số và màu sắc của nó.

- Mối liên hệ giữa bước sóng

*
, tần số f và vận tốc truyền sóng v trong một môi trường trong suốt là:
*
= v/f. Chú ý, khi xét trong chân không:
*
=c/f (với c là vận tốc truyền sóng trong chân không), khi xét trong môi trường có chiết suất n:
*

Ví dụ: hiện tượng cầu vồng sau mưa là hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng khi chúng xuyên qua các giọt nước.

*

Hình 1: Tán sắc ánh sáng khi đi qua lăng kính.

2. Giao thoa khe Young.

Nhiễu xạ ánh sáng là gì?

Đặt nguồn sáng S trước một lỗ tròn O1, quan sát vùng sáng ở thành đối diện

*

HÌnh 2: Nhiễu xạ.

Xét ánh sáng truyền thẳng, như vậy ta sẽ quan sát được vệt sáng hình tròn, đường kính D, tuy vậy thực tế thì sẽ là 1 hình tròn với đường kính D’ lớn hơn. Như vậy, nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng truyền sai lệch so với truyền thẳng khi gặp vật cản.

Thí nghiệm Young

Hiện tượng giao thoa xảy ra khi có sự tổng hợp của hai hoặc nhiều ánh sáng kết hợp trong không gian, tạo nên các vân sáng tối xen kẽ. Hai nguồn kết hợp ở đây là 2 nguồn có chung bước sóng và hiệu số pha giữa 2 nguồn không đổi theo thời gian.

Xem thêm: Bài Tập 6 Trang 7 Sgk Tiếng Anh Lớp 11 » Getting Started » Unit 1

Đây là 1 trong những thí nghiệm đặc trưng về giao thoa sóng ánh sáng. S1, S2 là 2 nguồn sáng, a(m) là khoảng cách 2 khe sáng, D(m) là khoảng cách từ màn đến khe sáng,

*
(m) là bước sóng ánh sáng và L (m) là bề rộng trường giao thoa.

*

Hình 3: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng.

Hiệu quang trình: d1 - d2 = ax/D (với D>>a)

Vấn sáng khi hai sóng gặp nhau cùng pha, chúng tăng cường cho nhau, cũng tức là hiệu quang trình bằng nguyên lần bước sóng.

Trên màn chắn, ở vị trí x là vân sáng thì x = k

*
D/a (k là số nguyên). k=0 là vân sáng trung tâm,
*
là vân sáng bậc n.

Vân tối khi hai sóng ngược pha nhau, chúng triệt tiêu nhau, cũng tức là hiệu quang trình bằng số lẻ nửa bước sóng.

Trên màn chắn, ở vị trí x là vân tối thì x = (2k + 1)

*
D/2a (k nguyên)

*

Hình 4: Tóm tắt vân sáng tối.

Khoảng vân i: là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp, được tính bằng i =

*
D/a

Nhận xét: giữa vân sáng và vân tối liền kề, cách nhau 1 đoạn bằng nửa khoảng vân i.

Từ những kiến thức trên, mời bạn xem qua bảng tóm tắt công thức vật lý 12 chủ đề giao thoa chọn lọc bên dưới:

*

II. Tóm tắt công thức vật lý 12: Ứng dụng giải bài trắc nghiệm về Giao thoa ánh sáng.

Cùng nhau rèn luyện một số bài trắc nghiệm nhanh để hiểu hơn các công thức trong bảng tóm tắt công thức vật lý 12 phía trên nhé:

Ví dụ 1: trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, biết D=1m, a=1mm, khoảng cách vân sáng thứ 4 tới vân sáng thứ 10 cùng phía so với vân trung tâm là 3.6mm. Vậy bước sóng sẽ là:

*

Giải:

Khoảng cách vân 10 đến vân 4 cùng phía: x10 - x4 = 6i

Suy ra i = 0.6mm

Bước sóng

*

→ Chọn C.

Ví dụ 2: Xét thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, cho D = 3m, a = 1mm,

*
= 0.6m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6.3mm, sẽ quan sát được vân gì? Bậc bao nhiêu?

A. Vân sáng bậc 5

B. Vân tối bậc 6

C. Vân sáng bậc 4

D. Vân tối bậc 4

Giải:

Ta tính khoảng vân: i =

*
D/a = 1.8 mm

Xét tỉ số 6.3/i = 6.3/1.8 = 3.5 = 3 + 1/2

Vậy đây là vân tối bậc 4. Chọn D.

Xem thêm: Đặc Điểm Của Ngôn Ngữ Nói Và Ngôn Ngữ Viết, Soạn Bài (Trang 86)

Ví dụ 3: trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 2.5m,

a = 1mm,

*
. Bề rộng trường giao thoa là 12.5mm. Số vân quan sát được trên màn chắn là:

A. 8

B. 9

C. 15

D. 17

Giải:

Khoảng vân i =

*
D/a = 1.5 mm

Số vân sáng là: NS = 2 + 1 = 9

Số vân tối là Nt = 2 = 8

Vậy có 17 vân cả thảy, chọn D.Chủ đề giao thoa ánh sáng là chủ đề thường gặp trong các kì thi cuối cấp, vì vậy thông qua bài viết trên, Kiến hi vọng các bạn sẽ tự tổng hợp riêng cho mình một bảng tóm tắt công thức vật lý 12 chương giao thoa nhé. Làm như vậy sẽ giúp các bạn nhớ sâu, hiểu rõ và quan trọng hơn hết là rèn luyện tư duy giải các dạng đề vật lý. Có như thế, bạn sẽ dễ dàng đạt điểm cao cho kì thi THPT Quốc gia sắp tới. Cùng Kiến theo dõi các bài viết tóm tắt công thức vật lý 12 khác để chuẩn bị cho một kì thi thật tốt nhé.