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

KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu1.Trình bày thí nghiệm của Niu – tơn về sự tán sắc ánh sáng . 
Câu 2. Ý nghĩa quan trọng nhất của thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc 
	 Giữa âm và ánh sáng có nhiều điểm tương đồng : chúng cùng truyền theo đường thẳng , cùng tuân theo định luật phản xạ..Âm lại có tính chất sóng . Liệu ánh sáng cũng có tính chất ấy không ? Bài này sẽ cho câu trả lời 
Bài. 25 
GIAO THOA ÁNH SÁNG 
I. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 
V 
Đặt một nguồn sáng điểm S trước một lỗ tròn nhỏ O khoét trên thành của một hộp kín hình 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 ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng . 
- Mỗi ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
1. Thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng 
Y-© ng 
(Thomas Young, 1773 - 1829, 
 nh µ vËt lý ng­êi Anh ) 
N¨m 1801 nh µ vËt lý Y-© ng ®· thùc hiÖn thÝ nghiÖm vÒ giao thoa ¸ nh s¸ng , kh¼ng ® Þnh gi ¶ thuyÕt vÒ sãng ¸ nh s¸ng 
1.ThÝ nghiÖm Y - © ng vÒ 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 vµ nh÷ng v¹ch tèi xen kÏ nhau ® Òu ® Æn . 
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 
c. Gi¶i thÝch hiÖn t­îng . 
 ChØ cã thÓ gi¶i thÝch b»ng sù giao thoa 2 sãng . 
F 
M 1 
M 2 
F 1 
F 2 
- Hai sóng kết hợp phát đi từ F 1 ,F 2 gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau 
 * Víi ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c. 
M 
 + Những vạch sáng là những chỗ hai sóng tăng cường lẫn nhau 
 + Những vạch tối là những chỗ hai sóng triệt tiêu nhau 
II.- GIAÛI THÍCH HIEÄN TÖÔÏNG GIAO THOA AÙNH SAÙNG TRAÉNG 
Hình ảnh giao thoa cua ánh sáng trắng 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
2. Vị trí các vân sáng 
Đặt : a = F 1 F 2. ; IF 1 = IF 2 
d 1 = F 1 A ; d 2 = F 2 A x = OA ; D = IO 
F 1 
a 
I 
O 
A 
x 
M 
D 
F 2 
H 
d 1 
d 2 
Từ hình vẽ ta có : 2 tam giác vuông AHF 1 và AHF 2 cho ta 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
2. Vị trí các vân sáng 
* Hiệu đường đi : 
Vì D >> a và x nên : 
d 2 + d 1  2D 
* Vò trí caùc vaân giao thoa : 
° Vò trí vaân saùng : 
Caùc “ vaân saùng ” caùch O moät khoaûng : 
+ Neáu k = 0 thì x = 0, töùc A truøng O. Nhö vaäy , taïi O coù moät vaân saùng , goïi laø vaân saùng trung taâm . 
+ Hai beân vaân saùng trung taâm laø caùc vaân saùng baäc 1 ( öùng vôùi k =  1), vaân saùng baäc 2 ( öùng vôùi k =  2)... 
° Vò trí vaân toái : 
 caùc “ vaân toái ” caùch O moät khoaûng : 
ÖÙng vôùi k = 0, (–1) : laø hai vaân toái thöù 1. Töông töï cho caùc vaân toái coøn laïi . 
Vaäy , xen giöõa hai vaân saùng caïnh nhau laø moät vaân toái . 
Taïi A laø vaân saùng neáu : 
Taïi A laø vaân toái neáu : 
K: bậc giao thoa 
Vaân saùng trung taâm 
Ñaëc ñieåm vuøng giao thoa : 
x 
0 
Vaân saùng baäc 2 
Vaân saùng baäc 1 
Vaân toái thöù 1 
Vaân toái thöù 2 
i 
i 
Vaân saùng baäc 1 
Vaân saùng baäc 2 
II. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 
3. Khoảng vân 
x 
0 
i 
i 
b) Công thức tính khoảng vân 
a. Định nghĩa : khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau . 
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 sóng 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 . 
 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 . 
KÕt luËn . 
Củng cố 
Bài 8: (SGK – 133) 
Tóm tắt : 
a = 2 mm = 2.10 -3 m. 
D = 1,2 m. 
i = 0,36 mm = 0,36 .10 -3 m 
Tính : 
Hướng dẫn 
* Áp dụng công thức : 
* Thay số , ta được : 
Bài 9 (SGK – 133) 
Tóm tắt : 
a = 1,2 mm = 1,2.10 -3 m 
D= 0,5 m. 
Tính : a) i = ? 
 b) x = ? ( k = 4) 
Hướng dẫn 
a) 
b) 
Bài 10 (SGK – 133) 
Tóm tắt : 
a = 1,56 mm = 1,56.10 -3 m 
D= 1,24 m. 
Khoảng cách 12 vân sáng : 
l = 5,21 mm = 5,21.10 -3 m 
Tính : 
Hướng dẫn 
Giữa 12 vân sáng liên tiếp có 11 khoảng vân.Từ đó : 
Bước sóng ánh sáng : 
Bài 6 (SGK – 125) 
S 
r t 
H 
A 
I 
i 
r đ 
B 
? 
Bài 6 (SGK – 125) 
S 
r t 
H 
A 
I 
i 
r đ 
B