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

 GIAO THOA ÁNH SÁNG 
Nội dung: 
Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng 
III. Bước sóng ánh sáng và màu sắc 
IV. Chiết suất của môi trường và màu sắc ánh sáng 
I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 
- Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản 
- Thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng 
- Trong một môi trường trong suốt nhất định, coi mỗi chùm sáng đơn sắc như một sóng có bước sóng và tần số xác định 
N 
D 
M 
O 
- Quá trình vật lý nào gây ra hiện tượng giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng 
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng 
1. Thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng 
- Đèn chiếu sáng Đ 
- Màn chắn M 1 có khe hẹp F 
- Màn chắn M 2 có hai khe hẹp F 1 và F 2 rất gần nhau và cùng song song với F 
- Các tấm kính lọc sắc K 
K 
a. Dụng cụ thí nghiệm: 
 M 2 
F 1 , F 2 
Đ 
 M 1 
F 
M 
- Màn chắn M như 1 màn ảnh 
1. Thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng 
b. Tiến hành thí nghiệm 
- Sö dông ¸ nh s¸ng ®¬n s¾c ®á: 
§ 
 M 1 
F 
K 
	 trên màn M xuất hiện những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ song song và cách đều nhau 
 M 2 
F 1 F 2 
c. Giải thích hiện tượng 
- Với ánh sáng đơn sắc: 
F 
M 1 
M 2 
F 1 
F 2 
 Hai nguồn F 1 , F 2 là hai nguồn kết hợp: có cùng tần số và cùng pha 
 Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau 
Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau 
F 1 
F 2 
a 
A 
h 
d 1 
d 2 
x 
o 
i 
d 
M 
- Vị trí vân sáng: 
x k = k ( k = 0; ±1; ±2; ...) 
- Vị trí vân tối: x k’ = (k’+ ) ( k’ = 0; ±1; ±2; ...) 
a: khoảng cách 2 khe (m) 
D: khoảng cách từ 2 khe đến màn (m) 
λ : bước sóng của ánh sáng đơn sắc (m) 
2. Vị trí các vân sáng, vân tối 
O 
k = 0 
k’ = 0 
k’ = - 1 
k’ = 1 
k’ = - 2 
Vân sáng trung tâm 
Vân tối thứ 1 
Vân tối thứ 2 
x 
*Thí nghiệm Y-âng với ánh sáng trắng 
 Trên màn M xuất hiện 1 hệ vân nhiều màu với 1 vạch màu trắng ở chính giữa 
3. Khoảng vân 
Định nghĩa: là khoảng cách giữa hai 
 vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp 
Vị trí vân sáng xác định như thế nào thông qua khoảng vân i? 
 Công thức: i = 
4. Ứng dụng : 
 Đo bước sóng ánh sáng λ bằng 
công thức 
i 
i 
III. Bước sóng ánh sáng và màu sắc 
- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một tần số xác định 
 Trong chân không: 
 Trong môi trường trong suốt: 
- Ánh sáng nhìn thấy: 
	 là các ánh sáng đơn sắc có bước sóng từ λ tím = 380 nm→ λ đỏ = 760 nm 
- Ánh sáng mặt trời: 
	 là hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biên thiên từ 0 → 
*Nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng : 
Hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng . 
Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian 
II. Bước sóng ánh sáng và màu sắc 
*Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng: 
Chiết suất của môi trường trong suốt thì phụ thuộc vào tần số và bước sóng ánh sáng. 
Ánh sáng có bước sóng càng dài thì chiết suất càng nhỏ 
n = A + B/ 
II. Bước sóng ánh sáng và màu sắc 
CỦNG CỐ BÀI HỌC 
* Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 
* Điều kiện để có hiện tượng giao thoa ánh sáng và mô tả được hình ảnh giao thoa quan sát được 
* Biểu thức xác định vị trí của vân sáng và vân tối trong thí nghiệm Y-âng 
* Công thức xác định khoảng vân 
* Mối liên hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng 
* HiÖn t­îng giao thoa ¸ nh s¸ng th­êng gÆp . 
A 
C 
Câu 1: Hai chùm sáng kết hợp nhất thiết phải 
có cùng biên độ 
có cùng tần số 
có cùng pha dao động 
ngược pha dao động 
10 
BÀI TẬP CỦNG CỐ 
	 Câu 2 : Ánh sáng màu vàng của đèn natri có bước sóng λ bằng 
	A. 0,589 pm 
	B. 0,589 nm 
	C. 0,589 μ m 
	D. 0,589 mm 
10 
BÀI TẬP CỦNG CỐ 
Câu 3: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe hẹp bằng 1 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn bằng 1 m. Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 μ m , hãy xác định 
Khoảng vân i? 
Vị trí của vân sáng bậc 5? 
Vị trí của vân tối thứ 2 kể từ vân sáng trung tâm? 
Tại điểm M cách vân sáng trung tâm 1 mm là vân sáng hay vân tối? 
BÀI TẬP CỦNG CỐ 
Đáp số bài 3 
i = 0,5 mm 
b. x s5 = 5i = 2,5 mm 
c. x t2 = (1+ ½)i = 0,75 mm 
d. = 2, do đó k = 2. Vậy M là vân sáng bậc 2 
Câu 4: Trong một thí nghiệm Y-âng với ánh sáng đơn sắc, người ta đo được khoảng cách giữa 3 vân sáng liên tiếp là 0,6 mm. Xác định khoảng vân i? 
	A. 0,2 mm 	B. 0,3 mm 	 
	C. 0,4 mm 	D. không xác định được 	 
10 
BÀI TẬP CỦNG CỐ 
Câu 5: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe hẹp bằng 1 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn bằng 2 m. Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ , người ta xác định được khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là 4,5 mm. Tìm bước sóng λ ? 
	A. 0,5625 μ m 	B. 0,7778 μ m 	 
	C. 0,8125 μ m 	D. 0,6 μ m 	 
10 
BÀI TẬP CỦNG CỐ 
NHIỆM VỤ HỌC TẬP 
* Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 
* Hiện tượng giao thoa ánh sáng 
* Biểu thức xác định vị trí của vân sáng và vân tối trong thí nghiệm Y-âng 
* Công thức xác định khoảng vân 
* Bước sóng và màu sắc ánh sáng 
* Làm bài tập : 4, 5/ 197 SGK 
Cảm ơn các thầy cô giáo và các em! 
O 
k = 0 
k = 1 
k = - 1 
Vân sáng trung tâm 
Vân sáng bậc 1 
x 
Y-© ng 
( Thomas Young, 1773 - 1829, nh µ vËt lý ng­êi Anh ) 
Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không 
Màu 
λ (nm) 
Đỏ 
640 - 760 
Da cam 
590 - 650 
Vàng 
570 - 600 
Lục 
500 - 575 
Lam 
450 - 510 
Chàm 
430 - 460 
Tím 
380 - 440