Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 25: Giao thoa ánh sáng (Bản chuẩn kĩ năng)

Khi ỏnh sỏng mặt trời phản xạ trờn màng nước xà phũng 
hay trờn vỏng dầu ta thấy cú cỏc võn màu sặc sỡ . Tại sao vậy ? 
Tiết 42 
GIAO THOA ÁNH SÁNG 
I. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 
V 
Đặt một nguồn sỏng điểm S trước một lỗ trũn nhỏ O khoột trờn thành của một hộp kớn hỡnh chữ nhật . 
S 
O 
D 
D / 
O càng nhỏ  D’ càng lớn so với D. 
- Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ỏnh sỏng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ỏnh sỏng . 
- Mỗi ỏnh sỏng đơn sắc coi như một súng cú bước súng xỏc định 
Sự nhiễu xạ á nh sáng ở lỗ tròn 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
1. Thớ nghiệm Y- õng về giao thoa ỏnh sỏng 
Y-â ng 
(Thomas Young, 1773 - 1829,nhà vật lý người Anh ) 
Năm 1801 nh à vật lý Y-â ng đã thực hiện thí nghiệm về giao thoa á nh sáng , khẳng đ ịnh gi ả thuyết về sóng á nh sáng 
1.Thí nghiệm Y- â ng về hiện tượng giao thoa á nh sáng . 
a- Dụng cụ . 
- Đ èn chiếu sáng Đ . 
- Màn chắn M 1 có khe hẹp S . 
- Màn chắn M 2 đ ặt song song M 1 , có hai khe hẹp S 1 &S 2 rất gần nhau và cùng song song với S . 
b- Tiến trình thí nghiệm . 
- Sử dụng á nh sáng đơn sắc đ ỏ . 
- Các tấm kính lọc sắc F 
Đ 
 M 1 
S 
 M 2 
S 1 S 2 
F 
* Hiện tượng quan sát đư ợc . 
- Có một vùng sáng hẹp trong đ ó xuất hiện những vạch sáng đ ỏ và những vạch tối xen kẽ nhau đ ều đ ặn . G ọi là Vân giao thoa 
Em cú nhận xột gỡ ? 
(*) Sử dụng á nh sáng trắng. 
* Hiện tượng quan sát đư ợc . 
 Một vạch sáng trắng ở chính giữa , hai bên có những dải màu nh ư cầu vồng , tím ở trong , đ ỏ ở ngoài . 
Ta gọi những vạch sáng tối ở trên là Vân giao thoa 
Hiện tượng giao thoa a/s là gỡ ? 
THÍ NGHIỆM GIAO THOA ÁNH SÁNG 
Hỡnh ảnh giao thoa của ỏnh sỏng đơn sắc 
Hỡnh ảnh giao thoa của ỏnh sỏng đơn sắc 
Hỡnh ảnh giao thoa của ỏnh sỏng đơn sắc 
Hỡnh ảnh giao thoa của ỏnh sỏng đơn sắc 
II.- GIAÛI THÍCH HIEÄN TệễẽNG GIAO THOA AÙNH SAÙNG TRAẫNG 
Hỡnh ảnh giao thoa của ỏnh sỏng đơn sắc 
Hỡnh ảnh giao thoa cua ỏnh sỏng trắng 
c. Giải thích hiện tượng . 
 - Chỉ có thể giải thích bằng sự giao thoa 2 sóng . 
S 
M 1 
M 2 
S 1 
S 2 
- Hai nguồn S 1 và S 2 là hai nguồn sóng kết hợp 
+ Những vạch sáng là tập hợp của những đ iểm có biên độ dao đ ộng tổng hợp ( dao đ ộng của hai sóng tới ) cực đại. 
+ Những vạch tối là tập hợp những đ iểm có biên độ dao đ ộng tổng hợp bằng không . 
+ Với ỏnh sỏng trắng hệ thống võn giao của cỏc ỏnh sỏng đơn sắc khụng trựng khớt lờn nhau cho ta dải màu biến đổi liờn tục từ đỏ đờn tớm . Ở chớnh giữa võn sỏng của cỏc ỏnh sỏng đơn sắc nằm trựng với nhau cho một võn sỏng . 
Hóy vận dụng kiến thức và hiểu biết của mỡnh , cỏc em hóy giải thớch hiện tượng thu được từ thớ nghiệm ? 
Tại vựng khụng gian hai súng đú chồng lờn nhau , gọi là vựng giao thoa , chỳng giao thoa với nhau và tạo nờn hỡnh ảnh như đó qua sỏt thấy . 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
2. Vị trớ cỏc võn sỏng 
Đặt : 
a = F 1 F 2. ; IF 1 = IF 2 
d 1 = F 1 A ; d 2 = F 2 A 
x = OA ; D = IO 
* Hiệu đường đi : 
F 1 
a 
I 
O 
A 
x 
M 
D 
F 2 
H 
d 1 
d 2 
* Vũ trớ caực vaõn giao thoa : 
° Vũ trớ vaõn saựng : 
Caực “ vaõn saựng ” caựch O moọt khoaỷng : 
+ Neỏu k = 0 thỡ x = 0, tửực A truứng O.ho àn toàn 
khụng phụ thuộc vào bưởc súng 
Nhử vaọy , taùi O coự moọt vaõn saựng , 
 goùi laứ vaõn saựng trung taõm . 
+ Hai beõn vaõn saựng trung taõm 
laứ caực vaõn saựng baọc 1 ( ửựng vụựi k =  1), 
vaõn saựng baọc 2 ( ửựng vụựi k =  2)... 
Taùi A laứ vaõn saựng neỏu : 
K: bậc giao thoa 
F 1 
a 
I 
O 
A 
x 
M 
D 
F 2 
H 
d 1 
d 2 
° Vũ trớ vaõn toỏi 
Taùi A laứ vaõn toỏi neỏu : 
 caực “ vaõn toỏi ” caựch O moọt khoaỷng : 
ệÙng vụựi k = 0, (–1) : laứ hai vaõn toỏi thửự 1. 
Tửụng tửù cho caực vaõn toỏi coứn laùi . 
Vaọy , xen giửừa hai vaõn saựng caùnh nhau laứ moọt vaõn toỏi . 
F 1 
a 
I 
O 
A 
x 
M 
D 
F 2 
H 
d 1 
d 2 
Vaõn saựng trung taõm 
ẹaởc ủieồm vuứng giao thoa : 
x 
0 
Vaõn saựng baọc 2 
Vaõn saựng baọc 1 
Vaõn toỏi thửự 1 
Vaõn toỏi thửự 2 
i 
i 
Vaõn saựng baọc 1 
Vaõn saựng baọc 2 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
3. Khoảng võn 
x 
0 
i 
i 
a) Định nghĩa : SGK- Tr130 
b) Cụng thức tớnh khoảng võn 
4. Ứng dụng : Đo bước súng : từ (4)=> 
III. BƯỚC SểNG ÁNH SÁNG VÀ MÀU SẮC 
1. Mỗi ỏnh sỏng đơn sắc cú một bước súng trong chõn khụng xỏc định 
2. Ánh sỏng nhỡn thấy được ( khả kiến ) cú bước súng nằm trong khoảng : 
3. Ánh sỏng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vụ số ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng biến thiờn liờn tục từ 0 đến  . 
4 * Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng : 
Hai nguồn phỏt ra phải hai súng ỏnh sỏng cú cựng bước súng . 
Hiệu pha số dao động của hai nguồn phải khụng đổi theo thời gian 
GIAO THOA TRấN LỚP BONG BểNG XÀ PHềNG 
GIAO THOA TRấN LỚP BONG BểNG XÀ PHềNG 
Cỏc hỡnh ảnh giao thoa 
Đĩa CD 
Củng cố 
Cõu 1. Hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng chỉ quan sỏt được khi hai nguồn ỏnh sỏng là hai nguồn 
A. cựng màu sắc. 
B. kết hợp. 
C. cựng cường độ sỏng.	 
D. cựng truyền theo một phương. 
2. Trong cỏc thớ nghiệm sau, thớ nghiệm nào được sử dụng để đo bước súng ỏnh sỏng ? 
A. Thớ nghiệm tổng hợp ỏnh sỏng trắng. 
B. Thớ nghiệm về sự tỏn sắc ỏnh sỏng của Niu-tơn. 
C. Thớ nghiệm với ỏnh sỏng đơn sắc của Niu-tơn.	 
D. Thớ nghiệm Y-õng về giao thoa ỏnh sỏng. 
Củng cố 
Bài 9 (SGK – 133) 
Túm tắt : 
a = 1,2 mm = 1,2.10 -3 m 
D= 0,5 m. 
Tớnh : a) i = ? 
 b) x = ? ( k = 4) 
Hướng dẫn 
a) 
b) 
3. Khoảng cỏch từ võn sỏng bậc 3 đến võn sỏng bậc 7 ở cựng một bờn võn trung tõm là : 
A. x = 3i	 B. x = 4i	 
C. x = 5i	 D. x = 6i 
Củng cố 
4. Trong thớ nghiệm Y-õng về giao thoa ỏnh sỏng, khoảng cỏch giữa hai khe bằng 1mm và khoảng cỏch từ hai khe đến màn bằng 2 m. Chiếu sỏng hai khe bằng ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng, người ta đo được khoảng cỏch từ võn sỏng trung tõm đến võn sỏng bậc bốn là 4,5mm. Bước súng của ỏnh sỏng đơn sắc đú là 
 A. 0,76m.	B. 0,6m.	 
	C. 0,5625m.	D. 0,4m. 
Củng cố 
Củng cố 
Bài 8: (SGK – 133) 
Túm tắt : 
a = 2 mm = 2.10 -3 m. 
D = 1,2 m. 
i = 0,36 mm = 0,36 .10 -3 m 
Tớnh : 
Hướng dẫn 
* Áp dụng cụng thức : 
* Thay số , ta được : 
Bài 10 (SGK – 133) 
Túm tắt : 
a = 1,56 mm = 1,56.10 -3 m 
D= 1,24 m. 
Khoảng cỏch 12 võn sỏng : 
l = 5,21 mm = 5,21.10 -3 m 
Tớnh : 
Hướng dẫn 
Giữa 12 võn sỏng liờn tiếp cú 11 khoảng võn.Từ đú : 
Bước súng ỏnh sỏng :