Một Số Dạng Bài Tập Giao Thoa Ánh Sáng Có Đáp Án Thường Gặp

Sóng ánh sáng là một chương lớn trong chương trình vật lý THPT, vì vậy để củng cố và nâng cao kiến ​​thức cho các bạn, Kien Guru xin giới thiệu một số bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án. Qua bài viết rèn luyện cho các em phương pháp tiếp cận, phân tích và giải bài toán giao thoa ánh sáng. Đây sẽ là tài liệu hữu ích cho các em chuẩn bị cho kì thi THPT Quốc gia sắp tới. Hãy cùng Kiên khám phá nhé:

I. Bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án: Phần 1 tóm tắt lý thuyết

Trước khi đi vào tìm hiểu các dạng bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án, chúng ta cùng nhau tóm tắt một số lý thuyết cần nhớ:

– Giao thoa ánh sáng là hiện tượng tổng hợp hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp với nhau trong không gian, nếu đặt màn chắn sau ta quan sát được các vạch sáng tối xen kẽ. Các vạch sáng gọi là vân sáng, vạch tối gọi là vân tối. Và chúng được gọi chung là các vân giao thoa.

Nguồn kết hợp được định nghĩa là nguồn sáng có cùng bước sóng, hiệu số pha giữa hai nguồn không đổi theo thời gian.

Hình 1: Các vân sáng, vân tối trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng có tính chất sóng. Tại sao chúng ta nhìn thấy vân sáng và vân tối? Lý giải cho điều này, chúng ta có thể hiểu đơn giản, tại một vị trí nhất định nếu 2 sóng kết hợp ngược pha, chúng củng cố lẫn nhau thì cường độ sáng mạnh nhất nên là vân sáng. Ngược lại, nếu hai sóng kết hợp ngược pha, chúng sẽ triệt tiêu và kết quả là các vân tối xuất hiện.

Để xác định một vị trí trên màn là vân sáng hay vân tối ta xét bài toán sau: cho hai nguồn sáng kết hợp S1, S2 có vị trí và kích thước như hình vẽ, chú ý điều kiện của khoảng cách a giữa 2 nguồn sáng phải rất nhỏ so với khoảng cách D từ nguồn sáng đến màn.

Hình 2: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng.

Sau đó, chênh lệch quá trình quang học sẽ được tính toán: d1 – d2 = ax/D (với D>>a )

Nếu:

(k là số nguyên) thì tại vị trí đó có một vân sáng.

(k nguyên) thì vị trí đó là vân tối.

Khoảng vân i: là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) gần nhau nhất, tính bằng như vậy có thể hiểu

xam = ki (k nguyên),

xdark = (k + 1/2).i (k số nguyên)

II. Bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án: Phần 2 bài toán ứng dụng

Dưới đây là tổng hợp các công thức và ví dụ giải bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án:

Dạng 1: Tính khoảng vân, xác định khoảng vân sáng, vân tối

Lưu ý các đơn vị sau:

Ví dụ1: Trong thí nghiệm của Y-âng, cho a = 0,8mm, D = 1,2m. Biết rằng, từ vân sáng trung tâm đến vân tối thứ 5 cách nhau một khoảng 4,32mm. Bước sóng của ánh sáng trong thí nghiệm trên là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Vị trí của vân tối thứ 5 là 4,5i . từ rìa trung tâm

Suy ra i = 4,32/4,5 = 0,96 mm, dựa vào hệ thức giữa vân và bước sóng ta có:

Vậy chọn C

Ví dụ2: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng, biết D = 2,4m. Khi dùng ánh sáng có bước sóng sau đó có 15 vân sáng liên tiếp cách nhau một khoảng 3cm. Khi sử dụng sóng ánh sáng với bước thì khoảng cách giữa 11 vân sáng liên tiếp cũng là 3cm. Vì thế bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Xét bức xạ thứ nhất

Xét bức xạ thứ hai

tôi đoán

Vậy chọn D

Dạng 2: Tìm số vân sáng, vân tối trên một miền có độ dài L cho trước

Chúng tôi lưu ý các điều kiện sau:

– Nếu là trường giao thoa (trường giao thoa được tính bằng toàn bộ diện tích chứa các vân giao thoa, tức là đối xứng qua vân trung tâm): Số vân sáng: Ns = 2[L/2i] + 1, số vân tối: Nt = 2[L/2i + 0.5]với [a] được hiểu là phần nguyên của a.

– Nếu miền bất kỳ, tạm gọi là MN. Sử dụng công thức sau:

VD1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, Dùng ánh sáng đơn sắc chiếu vào khe hẹp. Khoảng cách giữa các tĩnh mạch là 1,2 mm. Xét hai điểm M và N trên màn nằm cùng phía với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt là 2 mm và 4,5 mm thì trên đoạn MN có bao nhiêu vân sáng và vân tối:

A. 2 vân sáng, 2 vân tối.

B. 4 vân sáng, 5 vân tối.

C. 5 vân sáng, 6 vân tối

D. 1 vân sáng, không có vân tối.

Hướng dẫn:

Xét tại M: km = xM/i = 1,7

Xét tại N: kn = xN/i = 3,75

Nhưng mà k nguyên đối với vân sáng suy ra k = 2,3

k nguyên cho vân tối, suy ra k = 2,3

Vậy có 2 buổi sáng, 2 buổi tối, chọn A.

Ví dụ2: trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 2,5m, a = 1mm, . Bề rộng của trường giao thoa là 12,5mm. Số vân quan sát được trên màn là:

A. 12

B. 13

C. 17

D. 19

Hướng dẫn:

Về

Số vân sáng là: Ns = 2[L/2i] + 1 = 9

Số vân tối là Nt = 2[L/2i + 0.5] = 8

Vậy có tất cả 17 đường vân, chọn C.

Dạng 3: Dịch nguồn sáng S, đặt thêm tấm

Chúng tôi sử dụng công thức sau:

– Khi di chuyển nguồn sáng S một đoạn là y thì hiệu đường đi là:

Van sáng khi tĩnh mạch tối khi

Vị trí của vân sáng trung tâm là: x0 = -Dy/d. Có thể nhận xét rằng vân trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều so với vị trí dịch chuyển của nguồn S.

Hình 3: Bài toán dịch chuyển nguồn sáng S.

– Khi đặt một bản mỏng có bề dày e trước nguồn sáng như hình vẽ dưới đây thì vân trung tâm dịch chuyển 1 đoạn:, về phía được che chắn. Lưu ý rằng nhiễu vẫn sẽ xảy ra như bình thường.

Hình 4: Bài toán đặt bản mỏng.

Ví dụ: Cho thí nghiệm giao thoa ánh sáng. Khe hẹp S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Khoảng cách từ S đến màn chứa hai khe S1 và S2 là 60cm. Khoảng cách S1S2 = 0,3mm, D = 1,5m. Nguồn sáng S di chuyển một quãng đường ngắn nhất theo phương song song với màn quan sát để vị trí của vân sáng thứ hai trở thành vân tối thứ hai là?

Hướng dẫn:

Gọi x0 là độ dời của vân sáng trung tâm, y là độ dời của nguồn sáng.

Để thỏa mãn bài toán thì x0 = 0,5i. Áp dụng công thức trên: |x0| = |Dy/d|

Vậy y = 0,64 mm.

Trên đây chỉ là 3 dạng bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án chọn lọc mà Kiến Vàng sưu tầm gửi đến các bạn. Còn rất nhiều dạng bài tập liên quan đến hiện tượng giao thoa ánh sáng, các em hãy tham khảo thêm các bài viết khác của Ant hoặc tải ứng dụng Kien Guru để trang bị cho mình nền tảng kiến ​​thức thật tốt, chuẩn bị cho kỳ thi. Trường THPT Quốc Gia sắp đến rồi.

Bạn thấy bài viết Một Số Dạng Bài Tập Giao Thoa Ánh Sáng Có Đáp Án Thường Gặp có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Một Số Dạng Bài Tập Giao Thoa Ánh Sáng Có Đáp Án Thường Gặp bên dưới để Trường THPT Nguyễn Quán Nho có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptnguyenquannho.edu.vn của Trường THPT Nguyễn Quán Nho

Nhớ để nguồn bài viết này: Một Số Dạng Bài Tập Giao Thoa Ánh Sáng Có Đáp Án Thường Gặp của website thptnguyenquannho.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục