Published on Nov 12, 2020
"CHUYÊN ĐỀ PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA ÁNH SÁNG, TÁN SẮC ÁNH SÁNG (BÀI TẬP MẪU THEO 4 MỨC ĐỘ)" //app.box.com/s/cetf5ma8ntwte...
Các dạng bài tập giao thoa ánh sáng đơn sắc. Phương pháp giải bài tập giao thoa ánh sáng đơn sắc chương trình vật lý lớp 12 ôn thi Quốc gia.I/ Tóm tắt lý thuyết
1/ Khoảng vân, vị trí vân
- Hiệu đường đi: Δd = d$_{2 }$– d1 = \[\dfrac{ax}{D}\]
- Khoảng vân: \[i = \dfrac{\lambda D}{a}\]
- Khoảng cách giữa n vân sáng (vân tối) liên tiếp:L = (n-1)i
- Khoảng cách giữa n vân sáng và vân tối liên tiếp: L = (n-1)i + 0,5i
Δd = kλ => x$_{k}$ = \[k\dfrac{\lambda D}{a}\] = k.i
b/ Vị trí vân tối thứ mΔd = (m-0,5)λ => x'$_{m}$ = \[(m-0,5)\dfrac{\lambda D}{a}\] = (m-0,5)i
2/ Khoảng cách giữa các vân sáng- \[\dfrac{x_M}{i}\] = n = số nguyên => M là vân sáng bậc n
- \[\dfrac{x_N}{i}\] = m = số bán nguyên => N là vân tối thứ m – 0,5
- Nếu x$_{M}$ < x$_{N}$ cùng phía => Δx = x$_{N}$ - x$_{M}$
- Nếu x$_{M}$; x$_{N}$ khác phía => Δx = x$_{N}$ + x$_{M}$
\[\dfrac{L}{2i}\]= n + lẻ
- Số vân sáng N$_{s}$ = 2n + 1
- Số vân tối là N$_{t}$ = 2n + 2 Nếu lẻ ≥ 0,5
- Số vân tối là N$_{t}$ = 2n Nếu lẻ < 0,5
a/ số vân sáng:
\[\dfrac{x_M}{i} \le k \le \dfrac{x_N}{i}\]
b/ Số vân tối\[\dfrac{x_M}{i} - \dfrac{1}{2} \le k \le \dfrac{x_N}{i} - \dfrac{1}{2}\]
5/ Số vân giao thoa trong đoạn MN với x$_{M}$ ; x$_{N}$ khác phíaa/ số vân sáng là các giá trị của k thỏa mãn:
\[-\dfrac{x_M}{i} \le k \le \dfrac{x_N}{i}\]
b/Số vân tối là các giá trị của k thỏa mãn:\[ - \dfrac{x_M}{i} - \dfrac{1}{2} \le k \le \dfrac{x_N}{i} - \dfrac{1}{2}\]
6/ Thay đổi các tham số a và D trong giao thoa ánh sáng đơn sắcKhi thay đổi khoảng cách giữa hai khe (thay đổi a) thì có thể tại điểm M trên màn lúc đầu là vân sáng (tối) sẽ chuyển thành vân tối (sáng) có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc a tăng hay giảm.
Khi thay đổi khoảng cách hai khe đến màn (thay đổi D) thì có thể tại điểm M trên màn lúc đầu là vân sáng (tối) sẽ chuyển thành vân tối (sáng) có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc D giảm hay tăng.
II/Bài tập giao thoa ánh sáng đơn sắc, vật lý lớp 12 chương sóng ánh sáng
Bài tập 1. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng , hai khe đươc̣ chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Nếu taị điểm M trên màn quan sát có vân tối thứ ba (tính từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe S1, S2 đến M có đô ̣ lớn bằng?
A. 3λ.
B. 1,5λ.
C. 2,5λ.
D. 2λ.
Hướng dẫn
Vân tối thứ 3: d2 – d1 = (3 – 0,5)λ = 2,5λ
A. ±0,696 mm.
B. ±0,812 mm.
C. 0,812 mm.
D. 0,696 mm.
Hướng dẫn
x=±3\[\dfrac{\lambda D}{a}\] = ±0,696 mm
A. ±5 mm.
B. ±0,5 mm.
C. ±0,3 mm.
D. ±3 mm.
Hướng dẫn
Δx = 4i + 0,5i = 9 (mm) => i = 2(mm) => x'2 = ±1,5i = ±3(mm)
A. 1 mm.
B. 2,8 mm.
C. 3 mm.
D. 2,6 mm.
Hướng dẫn
khác phía Δx = 2i + 4,5i = 6,5i = $$6,5\dfrac{{\lambda D}}{a}$$ = 2,6 (mm)
A. 0,48 μm.
B. 0,40 μm.
C. 0,60 μm.
D. 0,76 μm.
Hướng dẫn
5 vân sáng liên tiếp => 4i = 3,6mm => i = 0,9mm =>$$\lambda = \dfrac{{ai}}{D}$$ = 0,6.10-6(m)
A. λ = 0,6 μm.
B. λ = 0,5 μm.
C. λ = 0,4 μm.
D. λ = 0,45 μm.
Hướng dẫn
cùng phía => Δx = 7i - 2i =5i = 4,5 (mm) => i = 0,9 mm
=> $$\lambda = \dfrac{{ai}}{D}$$= 0,6.10-6(m)
A. λ = 0,45 μm.
B. λ = 0,6 μm.
C. λ = 0,5 μm.
D. λ = 0,65 μm.
Hướng dẫn
Giữa PQ có 11 vân sáng => 10i = 3mm => i = 0,3mm
=> $$\lambda = \dfrac{{ai}}{D}$$= 0,45.10-6(m)
A. M sáng bậc 6; N tối thứ 16.
B. M sáng bậc 2;N tối thứ 16.
C. M sáng bậc 2; N tối thứ 9.
D. M tối 2; N tối thứ 9.
Hướng dẫn
$$i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = 1(mm)$$ ; $$\dfrac{{{x_M}}}{i} = 6$$=> tại M là sáng 6; $$\dfrac{{{x_N}}}{i} = 15,5$$=> tại N là tối 16
A. bậc 3 của bức xạ λ4.
B. bậc 3 của bức xạ λ3.
C. bậc 3 của bức xạ λ2.
D. bậc 3 của bức xạ λ1.
Hướng dẫn
$$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _1}}} = 1,5$$=> tối 2; $$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _2}}} = 2$$ => sáng 2;
$$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _3}}} = 2,5$$=> tối 3; $$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _4}}} = 3$$=> sáng 3
A. Từ cực tiểu giao thoa chuyển thành cực đại giao thoa.
B. Từ cực đại giao thoa chuyển thành cực tiểu giao thoa.
C. Từ cực đại của một màu chuyển thành cực đại của một màu khác.
D. Cả hai trường hợp đều quan sát thấy cực tiểu.
Hướng dẫn
.
$$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _1}}} = 1,5$$ => tối 2; $$\dfrac{{\Delta d}}{{{\lambda _2}}} = 1$$ => sáng 1; => chọn A
A. 0,60 µm.
B. 0,50 µm.
C. 0,45 µm.
D. 0,55 µm.
Hướng dẫn
Vì bậc vân tăng lên nên a tăng thêm:
$${x_M} = 5\dfrac{{\lambda D}}{a} = 6\dfrac{{\lambda D}}{{a + 0,2}}$$ => a = 1(mm)
=> $$\lambda = \dfrac{{a{x_M}}}{5D}$$= 0,6.10-6 (m)
A. 2 mm.
B. 2,2 mm.
C. 1 mm.
D. 1,2 mm.
Hướng dẫn
$$5\dfrac{{\lambda D}}{a} = 4,5\dfrac{{\lambda D}}{{a - 0,2}}$$=> a = 2 (mm)
A. vân sáng bậc 8.
B. vân sáng bậc 7.
C. vân sáng bậc 9.
D. vân tối 8.
Hướng dẫn
$$k\dfrac{{\lambda D}}{{a - \Delta a}} = 3k\dfrac{{\lambda D}}{{a + \Delta a}}$$=> Δa = 0,5a
$$4\dfrac{{\lambda D}}{a} = k'\dfrac{{\lambda D}}{{a + 2\Delta a}}$$ => k' = 8
A. 0,4 µm.
B. 0,48 µm.
C. 0,44 µm.
D. 0,45 µm.
Hướng dẫn
$$4\dfrac{{\lambda D}}{a} = 3\dfrac{{\lambda (D + 0,25)}}{a}$$=> λ = 0,4.10-6 (m)
A. 0,5 µm.
B. 0,64 µm.
C. 0,4 µm.
D. 0,6 µm.
Hướng dẫn
$$2\dfrac{{\lambda D}}{a} = 1,5\dfrac{{\lambda (D + 0,5/3)}}{a}$$ => λ = 0,5.10-6 (m)
A. 0,4 µm.
B. 0,6 µm.
C. 0,5 µm.
D. 0,7 µm.
Hướng dẫn
Vị trí điểm M: x$_{M}$ = 5i = $$5\dfrac{{\lambda D}}{a}$$ = 4,2.10-3 (m) (1)
Ban đầu, các vân tối tính từ vân trung tâm đến M lần lượt có tọa độ là 0,5i; 1,5i; 2,5i; 3,5i và 4,5i. Khi dịch màn ra xa 0,6 m M trở thành vân tối thứ 2 thì x$_{M}$ = 3,5i
=> $$3,5\dfrac{{\lambda (D + 0,6)}}{a} = 4,{2.10^{ - 3}}(m)$$(2)
Từ (1) và (2) tính ra: D = 1,4m; λ =0,6 mm
A. 11
B. 13
C. 15
D. 17
Hướng dẫn
$$i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = 2(mm)$$
$$\dfrac{L}{{2i}} = 6,45$$=> N$_{s}$ = 2.6 + 1 =13
A. 17 vân.
B. 15 vân.
C. 21 vân.
D. 19 vân.
Hướng dẫn
$$i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = 1,5(mm)$$
$$\dfrac{L}{{2i}} = 4,17$$=> N$_{t}$ = 2.4 = 8; N$_{s}$ = 2.4 + 1 = 9 => N$_{s}$ + N$_{t}$ = 17
A. 15.
B. 17.
C. 16.
D. 19.
Hướng dẫn
13 vân tối liên tiếp => có 12i một đầu là vân sáng
=> 12i + 0,5i = 12,5mm => i =1mm
$$\dfrac{L}{{2i}} = 4,05$$=> N$_{t}$ = 2.4 = 8; N$_{s}$ = 2.4 + 1 = 9 => N$_{s}$ + N$_{t}$ = 17
A. 13.
B. 12.
C. 41.
D. 40.
Hướng dẫn
21 vạch sáng liên tiếp => 20i = 40mm => i = 2 (mm)
=> $$\dfrac{L}{{2i}}$$ =6 => N$_{s}$ = 2.6 + 1 = 13
A. 13.
B. 14.
C. 12.
D. 11.
Hướng dẫn
Số vân sáng trên đoạn MP: 11 < $$\dfrac{{MP}}{i} + 1$$ < 15 => 0,514 < i < 0,72 (mm)
Vì M là vân sáng và N là vân tối nên: MN = (n + 0,5) i
=> 2,7 = (n+0,5)i => 3,25 < n < 4,75 => n = 4 => i = 0,6 (mm)
Số vân tối trên đoạn MP: N$_{t}$ = $$\dfrac{{MP}}{i}$$ = 12
A. 6.
B. 7.
C. 5.
D. 8.
Hướng dẫn
λ2 = 5λ1/3 => i1 = 0,6i2 => MN = 10i1 = 6i2 => N$_{s}$ = 6 + 1 =7
(Lúc đầu, M là vân sáng nên x$_{M}$ = k.i1 = 0,6k.i2 (k là số nguyên). Vì 0,6k không thể là số bán nguyên được và 0,6k chỉ có thể là số nguyên, tức là sau đó tại M vẫn là vân sáng).
A. 37.
B. 36.
C. 15.
D. 41.
Hướng dẫn
$$\dfrac{L}{{2i}}$$ = 18,2 => N$_{t}$ = 2.18 = 36
A. 2 vân sáng và 1 vân tối.
B. 3 vân sáng và 2 vân tối.
C. 2 vân sáng và 3 vân tối.
D. 2 vân sáng và 2 vân tối.
Hướng dẫn
Vì hai điểm M và N trên màn ở cùng một phía so với vân sáng trung tâm nên
$$\dfrac{{{x_M}}}{i} \le k \le \dfrac{{{x_N}}}{i}$$ => 1,67 ≤ k ≤ 3,75 => k = 2; 3 => N$_{s}$ = 2
$$\dfrac{{{x_M}}}{i} - \dfrac{1}{2} \le k \le \dfrac{{{x_N}}}{i} - \dfrac{1}{2}$$ => 1,17 ≤ k ≤ 3,25 => k = 2;3 => N$_{t}$ = 2
A. 36 vân sáng, 35 vân tối.
B. 35 vân sáng, 36 vân tối.
C. 35 vân sáng, 35 vân tối.
D. 36 vân sáng, 36 vân tối.
Hướng dẫn
Vì hai điểm M, N trên màn ở khác phía so với vân sáng trung tâm nên
$$ - \dfrac{{{x_M}}}{i} \le k \le \dfrac{{{x_N}}}{i}$$=> -24,6 ≤ k ≤ 10,4 => k = -24; ...10 => N$_{s}$ = 35
$$ - \dfrac{{{x_M}}}{i} - \dfrac{1}{2} \le k \le \dfrac{{{x_N}}}{i} - \dfrac{1}{2}$$=> -25,1 ≤ k ≤ 9,9 => m = -25; ...9 => N$_{t}$ = 35
A. Hiện tượng giao thoa ánh sáng.
B. Hiện tượng quang điện trong.
C. Hiện tượng quang điện ngoài.
D. Hiện tượng quang phát quang.
Hướng dẫn
Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 12 chương sóng ánh sáng
nguồn: vật lý phổ thông ôn thi quốc gia