Baà toán dịch chuyển nguồn sáng giao thoa năm 2024

Students also viewed

• Bai tap chuong 1, phan 2, co ban
• Bai tap chuong 1, phan 1, co ban
• Bai tap chuong 3 - Bài giảng vật lý đại cương 2
• Bai tap chuong 2 - Bài giảng vật lý đại cương 2
• Slide vật lý đại cương 2
• Vat-ly-dai-cuong-3 tu-luan-ly-3-by-vu-tien-lam-(remake) - [cuuduongthancong

Related documents

• Đề giữa kì 1 VLDC2 2020-2021
• 19 20 I 2 - ĐỀ THI NĂM GẦN ĐÂY
• Đề VLDC2 2019-2020 - đề thi vldc
• Dien-quang on-tap-dien-quang - [cuuduongthancong.com]
• Giáo trình Vật liệu vô cơ - GS. Phạm Văn Tường 657637
• Công-thức - cong thuc vat li dai cuong 2cong thuc vat li dai cuong 2cong thuc vat li dai

Preview text

BÀI TẬP CHƯƠNG “GIAO THOA ÁNH SÁNG”

1. Giao thoa của 2 nguồn sáng kết hợp

Hai nguồn sáng kết hợp là 2 nguồn phát ra sóng ánh sáng có cùng tần số và có độ lệch pha không

đổi theo thời gian.

Tại 1 điểm nhận cùng 1 lúc 2 sóng truyền tới từ 2 nguồn, có hiệu quang lộ của 2 sóng tới là: L L 1  2

• Cực đại giao thoa: L L k 1    2 , k 0, 1, 2,...  
• Cực tiểu giao thoa: 1 2 1

L L k 2

      

k 0, 1, 2,...  

Ghi chú: trong môi trường chân không hoặc không khí thì L L r r 1    2 1 2 , trong đó r ,r1 2 là khoảng

cách (hình học) từ 2 nguồn sáng đến điểm đang xét.

1. Giao thoa khe Young

Hiệu quang lộ (bằng hiệu quãng đường)

2 1 1

x d d S H asin a tan a D

      

Vị trí vân sáng:

2 1

x D d d a k x k D a

     

k 0, 1, 2,...  

Vị trí vân tối:

2 1

x D d d a (2k 1) x (2k 1) D 2 2a

       

k 0, 1, 2,...  

Bề rộng của vân giao thoa (khoảng vân):

D

i a



Trong đó:

a – là khoảng cách giữa 2 nguồn sáng;

D – là khoảng cách giữa nguồn sáng đến màn quan sát;

 - là bước sóng của ánh sáng.

1. Giao thoa bản mỏng có độ dày thay đổi – vân cùng độ dầy
2. Hiệu quang lộ của 2 tia phản xạ trên hai mặt của bản mỏng:

2 2 L L 2d n sin i 1 2 2

   

Trong đó:

d – là bề dầy của bản mỏng tại điểm đang xét;

n – chiết suất của bản mỏng;

i – là góc tới của tia sáng trên bản mỏng;

• Nêm không khí: Với bài toán “nêm không khí” chúng ta chỉ xét trường hợp chùm sáng chiếu

vuông góc với mặt đáy của nêm:

• Hiệu quang lộ của 2 tia (1 tia phản xạ trên bề mặt  1 tại

điểm M, 1 tia phản xạ trên bề mặt  2 tại điểm K):

L 2d 2



   , tia thứ nhất phản xạ tại điểm M, không bị

đảo pha. Tia thứ 2 ngoài quãng đường đi như tia thứ nhất

còn thêm 2d và thêm 2



do bị phản xạ ở bề mặt  2.

• Xét các vân tối: 1

L 2d k 2 2

         

Từ đó suy ra: d k 2



 với k 0,1,2,...

• Xét các vân sáng: L 2d k 2     ,

suy ra:

1 vi t l i 1 d k d k 2 2 2 2

            

Õ ¹ với k 0,1,2,...

• Nêm thủy tinh:

Xét 1 nêm thủy tinh, chiết suất là n, 1 tia sáng rọi vuông

góc với mặt đáy của nêm:

• Hiệu quang lộ giữa 2 tia:

L SM 2nd SM  2nd

2 2          

• Điều kiện để là vân tối:

1 2nd k 2 2

       

, suy ra: d k 1  d k

2n 2n

    

với k 0,1,2,...

• Điều kiện để là vân sáng: 2nd k 2   ,

suy ra:  

vi t l i 1 d 2k 1 d k 4n 2 2n

        

Õ ¹ với k 0,1,2,...

• Vân tròn Newton (bản chất là bài toán “nêm không khí”)

Như trong trường hợp nêm không khí:

Vị trí các vân tối: d k 2



 với k 0,1,2,...

Vị trí các vân sáng:

1

d k 2 2

    

với k 0,1,2,...

(so sánh với cách viết: d 2k 1 

4

  với k 1,2,3,...  như nhau!)

Công thức tính bán kính vân tối thứ k: k r  Rk

Hiệu quang lộ khi đó:

      L L L r r e ne r e n 1 2 1  2  1      

Vân sáng thứ k khi đó thỏa mãn điều kiện:   L k

 r e n 1 k    , ở đây chú ý:

xk r l D

  :

 

k x l e n 1 k D

   

 

k k

D e n 1 D x k x l l

    

Như vậy nếu đặt 1 bản mỏng trước khe S 1 thì hệ thống vân sẽ bị dịch chuyển lên trên 1 khoảng:

   

5

3

e n 1 D 10. 1,5 1. x 0,015m 15mm l 10





     

(Tổng quát: nếu đặt bản mỏng trước khe nào thì hệ thống vân sẽ bị dịch chuyển về phía khe đó)

d)

Hiệu quang lộ khi đó:

 

 

L L L n r n r e ne 2 1 2 1

n r e n n

                

Vân sáng thứ k khi đó thỏa mãn điều kiện:   L k

n r e n n    , ở đây chú ý:

xk r l D

 

 

xk n l e n n k D

     

 

k

D e n n D x k n l n l

    

Độ dịch chuyển của hệ thống vân so với ban đầu:

   

k k

D e n n D D D 1 e n n D x x x k k k 1 n l n l l l n n l

                      

Ta thấy hệ thống vân bị dịch chuyển tùy thuộc vào bậc của vân đó.

Khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp là:

3 3 k 1 k

D i 1,5. i x x 1,13 m 1,13mm n l n 1,

  

        

Như vậy hệ thống vân sít lại gần nhau hơn so với ban đầu (1,5mm). Có được điều này là do hệ

thống vân dịch chuyển không đều, chứ nếu hệ thống vân dịch chuyển đều thì khoảng cách giữa

các vân vẫn không đổi!

Bài 1. Chiếu một chùm ánh sáng trắng xiên 1 góc 45

0 lên một màng nước xà phòng. Tìm bề

dầy nhỏ nhất của màng để những tia phản chiếu có màu vàng. Cho biết bước sóng của ánh sáng

vàng là

5 6 cm

 . Chiết suất của bản là n = 1,33.

Tóm tắt:

6 0 0,6 m;i 45 ;n 1,33;dmin?

     

Giải:

Điều kiện cực đại giao thoa là:

2 2 L L 2d n sin i 1 2 k 2

     ,

Bề dầy: 2 2

k 2 d 2 n sin i

 

6

min 2 2 2 2 0

0,6.

d 0,133 m 4 n sin i 4 1,33 sin 45

       

Bài 1. Chiếu một chùm tia sáng song song (  0,6 m) lên một màng xà phòng (chiết suất

bằng 1,3) dưới góc tới 30

0 . Hỏi bề dầy nhỏ nhất của màng phải bằng bao nhiêu để chùm tia phản

xạ có:

• Cường độ sáng cực tiểu?
• Cường độ sáng cực đại?

Tóm tắt:

0 6

min

n 1,33;i 30 ; 0,6 m 0,6 m

d?

      



Giải:

+ Điều iện cực tiểu:  

2 2  

2 2

k 1 2d n sin i 2k 1 d 22 2 n sin i

        

, bề dầy nhỏ nhất ứng với

k = 0:

6 6 min 2 2 2 2 0

0,6.

d 0,243 m 0,243 m 2 n sin i 2 1,33 sin 30

         

• Điều kiện cực đại:

2 2  

2 2

2k 1 2d n sin i k d 2 4 n sin i

       

, bề dày nhỏ nhất ứng với k = 0:

6 6 min2 2 2 2 2 0

0,6.

d 0,122 m 0,122 m 4 n sin i 4 1,33 sin 30

         

Bài 1. Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc (bước sóng   0,5 m) vuông góc với mặt của một

nêm không khí và quan sát ánh sáng phản xạ trên mặt nêm, người ta thấy bề rộng của mỗi vân

bằng 0,05 cm.

1. Tìm góc nghiêng giữa 2 mặt nêm;

b) Nếu chiếu đồng thời hai chùm tia sáng đơn sắc (bước sóng lần lượt bằng    1 0,5 m và

2

  0,6 m) xuống mặt nêm thì hệ thống vân trên mặt nêm có gì thay đổi? Xác định vị trí tại đó

các vân tối của 2 hệ thống vân trùng nhau?

Tóm tắt:

   

6 3

6 6 1 2 1 2

0,5 m;i 0,05cm 0,5 m

a)?

2. 0,5 m; 0,6 m;x t x t?

 

 

         

Giải:

Vậy 2 vân này là vân thứ 5 và thứ 6.

Bài 1. Một thấu kính có một mặt phẳng, một mặt lồi, với mặt cầu có bán kính cong R = 12,5m,

được đặt trên một bản thủy tinh phẳng. Đỉnh của mặt cầu không tiếp xúc với bản thủy tinh phẳng

vì có 1 hạt bụi. Người ta đo được các đường kính của vân tròn tối Newton thứ 10 và thứ 15 trong

ánh sáng phản chiếu lần lượt bằng D 1 = 10mm và D 2 = 15mm. Xác định bước sóng của ánh sáng

dùng làm thí nghiệm.

Tóm tắt:

 

 

2 1 2 2

R 12,5m

D 10 D 10mm 10 m

D 15 D 15mm 1,5 m

?





     

Gọi đường kính hạt bụi là e, dk là độ dày nêm không khí (tưởng tượng) tại điểm đang xét.

Hiệu quang lộ của cặp tia phản xạ lúc này là: L 2 d e k 

2   

Điều kiện cho vân tối tại điểm M là: L 2 d e k  2k 1 d k ek

2 2 2          

Từ hình vẽ:  

2 22 k k k k k

D

D 2MH 2 R R d 2 2Rd d 8R

      

So sánh ta có:

2 Dk k e 2 8R

 

Với 2 vân 10 và 15 ta có hệ sau:

   

2 122 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 6 2 2

D

10 e D D D D 1,5 10 2 8R 5 0,5 0,5 m D 2 8R 20R 20, 15 e 2 8R

  

                 