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

Chương V: 
 SÓNG ÁNH SÁNG 
Baøi 25 
TÁN SẮC ÁNH SÁNG 
Mét sè hiÖn t­îng th­êng gÆp 
I. Hịên tượng nhiễu xạ áng sáng : 
* Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng . 
* Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng . Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định . 
TRƯỜNG THPT ĐẠ TÔNG 
 HiÖn t­îng giao thoa ¸ nh s¸ng . 
1. ThÝ nghiÖm I©ng vÒ hiÖn t­îng giao thoa ¸ nh s¸ng . 
a- Dông cô . 
- § Ìn chiÕu s¸ng § . 
- Mµn ch¾n M 1 cã khe hÑp S . 
- Mµn ch¾n M 2 ® Æt song song M 1 , cã hai khe hÑp S 1 &S 2 rÊt gÇn nhau vµ cïng song song víi S . 
b- TiÕn tr×nh thÝ nghiÖm . 
- Sö dông ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c ® á . 
- C¸c tÊm kÝnh läc s¾c F 
§ 
 M 1 
S 
 M 2 
S 1 S 2 
F 
* HiÖn t­îng quan s¸t ®­ îc . 
 Cã mét vïng s¸ng hÑp trong ® ã xuÊt hiÖn nh÷ng v¹ch s¸ng ® á & nh÷ng v¹ch tèi xen kÏ nhau ® Òu ® Æn . 
Giao thoa với ánh sáng đơn sắc vàng 
Giao thoa với ánh đơm sắc tím 
Giao thoa với ánh sáng đơn sắc đỏ 
TRƯỜNG THPT PHONG ĐIỀN 
- Sö dông ¸ nh s¸ng tr¾ng. 
* HiÖn t­îng quan s¸t ®­ îc . 
 Mét v¹ch s¸ng tr¾ng ë chÝnh gi÷a , hai bªn cã nh÷ng d¶i mµu nh ­ cÇu vång , tÝm ë trong , ® á ë ngoµi . 
Ta gäi nh÷ng v¹ch s¸ng tèi ë trªn lµ v©n giao thoa 
2. Gi¶i thÝch hiÖn t­îng . 
 NÕu thõa nhËn ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
S 
M 1 
M 2 
S 1 
S 2 
- Hai nguån S 1 vµ S 2 lµ hai nguån sãng kÕt hîp 
+ Nh÷ng v¹ch s¸ng lµ tËp hîp cña nh÷ng ® iÓm cã biªn ®é dao ® éng tæng hîp ( dao ® éng cña hai sãng tíi ) cùc ®¹i. 
+ Nh÷ng v¹ch tèi lµ tËp hîp nh÷ng ® iÓm cã biªn ®é dao ® éng tæng hîp b»ng kh«ng . 
 * Víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c. 
* Víi nguån s¸ng tr¾ng. 
- ¸ nh s¸ng tr¾ng lµ tËp hîp cña v« sè c¸c ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c kh¸c nhau cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ® á ® Õn tÝm . 
o 
V©n tr¾ng chÝnh gi÷a 
TRƯỜNG THPT PHONG ĐIỀN 
* Giải thích : 
- Khi ánh sáng truyền đến khe F thì khe F trở thành nguồn phát sóng ánh sáng 
- Khi ánh sáng truyền đến F 1 ,F 2 thì F 1 , F 2 trở thành hai nguồn phát sóng ánh sáng , hai nguồn này là hai nguồn kết hợp . Khi gặp gặp nhau chúng giao thoa nhau 
 + Những vạch sáng là những chổ hai sóng tăng cường lẫn nhau 
 + Những vạch tối là những chổ hai sóng triệt tiêu nhau 
s 1 
s 2 
a 
m 
h 
d 
d 1 
d 2 
x 
o 
i 
e 
2. Vị trí các vân sáng : 
* Vân sáng : 
 D 
a 
x s = k 
* Vân tối : 
k = 0 
k là bậc giao thoa ( k = 0; ±1;) 
k = -2 
k = -1 
O 
+ 
- 
k = 1 
k = 2 
( k’ = 0; ± 1) 
k = 1 
k = 2 
3. Khoảng vân : 
i 
i 
a. Định nghĩa : khoảng vân i là khỏang cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau . 
b. Công thức : 
c. Tại O ( k = 0) : là vân sáng trung tâm 
4. Ứng dụng : 
Đo bước sóng ánh sáng . Nếu ta đo được D, a, i thì ta xác định được λ bằng công thức 
III. Bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng : 
Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định . 
 Các ánh sáng có bước song từ 380nm đến 760nm gọi là ánh sáng nhìn thấy ( ánh sáng khả kiến 
Ánh sáng Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước song liên tục từ 0 đến ∞ 
* Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng : 
Hai nguồn phát ra phải hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng . 
Hiệu pha số dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian 
* HiÖn t­îng giao thoa ¸ nh s¸ng th­êng gÆp . 
- ¸ nh s¸ng ph¶n x¹ trªn c¸c v¸ng dÇu , mì , mÆt ® Üa CD hoÆc bong bãng xµ phßng cã mµu s¾c sÆc sì . 
S 
A 
B 
C 
 HiÖn t­îng giao thoa ¸ nh s¸ng lµ mét b»ng chøng thùc nghiÖm quan träng kh¼ng ® Þnh ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
3 . KÕt luËn . 
C©u tiÕp theo 
C©u hái :1 
 KÕt luËn quan träng nhÊt rót ra tõ thÝ nghiÖm I©ng lµ? 
 A- ¸ nh s¸ng tr¾ng lµ hçn hîp cña v« sè c¸c ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c kh¸c nhau cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ® á ® Õn tÝm . 
 B - Lµ b»ng chøng thùc nghiÖm quan träng kh¼ng ® Þnh ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
 C - Gi¶i thÝch ®­ îc sù h×nh thµnh v©n s¸ng xen kÏ v©n tèi ® Òu ® Æn , khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c vµ d¶i s¸ng mµu biÕn ® æi liªn tôc khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng tr¾ng. 
H·y chän ®¸p ¸n ® óng 
A 
B 
C 
 KÕt luËn quan träng nhÊt rót ra tõ thÝ nghiÖm I©ng lµ g×? 
 A- ¸ nh s¸ng tr¾ng lµ hçn hîp cña v« sè c¸c ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c kh¸c nhau cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ® á ® Õn tÝm . 
 B - Lµ b»ng chøng thùc nghiÖm quan träng kh¼ng ® Þnh ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
 C – Gi¶i thÝch ®­ îc sù h×nh thµnh v©n s¸ng xen kÏ v©n tèi ® Òu ® Æn , khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c vµ d¶i s¸ng mµu biÕn ® æi liªn tôc khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng tr¾ng. 
KÕt qu ¶ 
Ch­a ® óng , h·y ® äc l¹i c©u hái . 
C©u hái :1 
A 
 KÕt luËn quan träng nhÊt rót ra tõ thÝ nghiÖm I©ng lµ g×? 
 A- ¸ nh s¸ng tr¾ng lµ hçn hîp cña v« sè c¸c ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c kh¸c nhau cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ® á ® Õn tÝm . 
 B - Lµ b»ng chøng thùc nghiÖm quan träng kh¼ng ® Þnh ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
 C - Gi¶i thÝch ®­ îc sù h×nh thµnh v©n s¸ng xen kÏ v©n tèi ® Òu ® Æn , khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c vµ d¶i s¸ng mµu biÕn ® æi liªn tôc khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng tr¾ng. 
KÕt qu ¶ 
B 
RÊt tèt , hoµn toµn chÝnh x¸c . 
C©u hái :1 
 KÕt luËn quan träng nhÊt rót ra tõ thÝ nghiÖm I©ng lµ g×? 
 A- ¸ nh s¸ng tr¾ng lµ hçn hîp cña v« sè c¸c ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c kh¸c nhau cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ® á ® Õn tÝm . 
 B - Lµ b»ng chøng thùc nghiÖm quan träng kh¼ng ® Þnh ¸ nh s¸ng cã tÝnh chÊt sãng . 
 C - Gi¶i thÝch ®­ îc sù h×nh thµnh v©n s¸ng xen kÏ v©n tèi ® Òu ® Æn , khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c vµ d¶i s¸ng mµu biÕn ® æi liªn tôc khi lµm thÝ nghiÖm víi ¸ nh s¸ng tr¾ng. 
KÕt qu ¶ 
Ch­a chÝnh x¸c . 
C 
C©u hái :1 
C©u hái :2 
 Trong thÝ nghiÖm I © ng , n¨ng l­îng ¸ nh s¸ng : 
 A- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn , v× v©n s¸ng l¹i s¸ng h¬n nhiÒu so víi khi kh«ng cã giao thoa . 
 B- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn v×, ë chç v©n tèi ¸ nh s¸ng céng ¸ nh s¸ng l¹i thµnh bãng tèi . 
 C- VÉn ®­ îc b¶o toµn , nh­ng ®­ îc ph©n phèi l¹i, phÇn bít ë chç v©n tèi ®­ îc chuyÓn sang cho v©n s¸ng . 
H·y chän ®¸p ¸n ® óng 
A 
B 
C 
C©u hái :2 
 Trong thÝ nghiÖm I © ng , n¨ng l­îng ¸ nh s¸ng : 
 A- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn , v× v©n s¸ng l¹i s¸ng h¬n nhiÒu so víi khi kh«ng cã giao thoa . 
 B- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn v×, ë chç v©n tèi ¸ nh s¸ng céng ¸ nh s¸ng l¹i thµnh bãng tèi . 
 C- VÉn ®­ îc b¶o toµn , nh­ng ®­ îc ph©n phèi l¹i, phÇn bít ë chç v©n tèi ®­ îc chuyÓn sang cho v©n tèi 
KÕt qu ¶ 
Ch­a chÝnh x¸c . 
A 
C©u hái :2 
 Trong thÝ nghiÖm I © ng , n¨ng l­îng ¸ nh s¸ng : 
 A- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn , v× v©n s¸ng l¹i s¸ng h¬n nhiÒu so víi khi kh«ng cã giao thoa . 
 B- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn v×, ë chç v©n tèi ¸ nh s¸ng céng ¸ nh s¸ng l¹i thµnh bãng tèi . 
 C- VÉn ®­ îc b¶o toµn , nh­ng ®­ îc ph©n phèi l¹i, phÇn bít ë chç v©n tèi ®­ îc chuyÓn sang cho v©n tèi 
KÕt qu ¶ 
RÊt ®¸ ng tiÕc , ch­a chÝnh x¸c . 
B 
C©u hái :2 
 Trong thÝ nghiÖm I © ng , n¨ng l­îng ¸ nh s¸ng : 
 A- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn , v× v©n s¸ng l¹i s¸ng h¬n nhiÒu so víi khi kh«ng cã giao thoa . 
 B- Kh«ng ®­ îc b¶o toµn v×, ë chç v©n tèi ¸ nh s¸ng céng ¸ nh s¸ng l¹i thµnh bãng tèi . 
 C- VÉn ®­ îc b¶o toµn , nh­ng ®­ îc ph©n phèi l¹i, phÇn bít ë chç v©n tèi ®­ îc chuyÓn sang cho v©n tèi 
KÕt qu ¶ 
C 
 RÊt xuÊt s¾c. 
C©u hái :3 
Trong thí nghiệm Yong về giao thoa ánh sáng.Sử dụng 
ánh sáng đơn sắc,khoảng vân đo được là 0,2mm. 
Vị trí của vân sáng thứ ba từ vân sáng trung tâm là bao 
nhiêu? Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong 
thí nghiệm? 
Vị trí vân sáng thứ ba là: 
Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là 
Chuaån bò cho baøi sau 
BAØI TAÄP 
-Làm các bài tập trong SBT VL 12 trang 125 
-Bài tập trong SBT