Giải bài tập SGK Vật lý 12 Bài 25: Giao thoa ánh sáng

Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y – âng là gì?

Phương pháp giải

Thí nghiệm Y-âng chứng tỏ rằng hai chùm ánh sáng cũng có thể giao thoa được với nhau, nghĩa là ánh sáng có tính chất sóng.

Hướng dẫn giải

Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y – âng là ánh sáng có tính chất sóng.

Viết công thức xác định vị trí các vân sáng?

Phương pháp giải

Khoảng cách từ O đến các vân sáng:

x_s = k. λ.D/a , k = 0; ± 1; ±2; ...

Hướng dẫn giải

- Công thức xác định vị trí các vân sáng:

 \(x = k.\frac{{\lambda D}}{a}(k = 0, \pm 1, \pm 2,...)\)

- Trong đó:

+ k là bậc giao thoa, là các số nguyên

+ a là khoảng cách giữa 2 khe (m)

+ D là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh (m)

+ λ là bước sóng ánh sáng (m)

Viết công thức tính khoảng vân.

Phương pháp giải

Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp:

i = x_k+1 - x_k

Hướng dẫn giải

Công thức tính khoảng vân: 

i = x_k+1 - x_k = λ.D/a

- Trong đó: 

+ i là bước sóng ánh sáng (m)

+ D là khoảng cách từ khe sáng S tới màn hứng vân (m)

+ a là khoảng cách giữa hai khe S₁, S₂ (m)

Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng nào?

Phương pháp giải

Giới hạn của ánh sáng nhìn thấy: 380nm (bước sóng ánh sáng tím) đến 760nm (bước sóng ánh sáng đỏ).

Hướng dẫn giải

- Ánh sáng là chữ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường của con người, còn gọi là vùng khả kiến.

- Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ 380nm đến 760nm.

Nêu những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc.

Phương pháp giải

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có bước sóng và màu xác định.

Hướng dẫn giải

Những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc:

- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định

- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, gọi là màu đơn sắc.

Chỉ ra công thức đúng để tính khoảng vân.

\(\begin{array}{l} A.\,\,i = \frac{{\lambda D}}{a}\\ B.\,\,i = \frac{{\lambda a}}{D}\\ C.\,\,i = \frac{{aD}}{\lambda }\\ D.\,\,i = \frac{a}{{\lambda D}} \end{array}\)

Phương pháp giải

Công thức tính khoảng vân: i = λ.D/a

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án A.

Chọn câu đúng.

Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ bằng:

A. 0,589 mm

B. 0.589nm

C. 0,589μm

D. 0,589pm

Phương pháp giải

Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ từ 0,57μm đến 0,6μm.

Hướng dẫn giải

- Bức xạ màu vàng của Natri truyền trong chân không có bước sóng 0,589µm 

- Chọn đáp án C.

Trong một thí nghiệm Y – âng với a = 2mm, D = 1,2 m, người ta đo được i = 0,36 mm. Tính bước sóng λ và tần số f của bức xạ.

Phương pháp giải

-Áp dụng công thức tính bước sóng: λ = a.i/D

- Áp dụng công thức tính tần số: f = c/ λ

Hướng dẫn giải

- Bước sóng:

 \(\lambda = \frac{{a.i}}{D} = \frac{{2.0,36}}{{{{1,2.10}^3}}} = {6.10^{ - 4}}mm = 0,6\mu m\)

- Tần số của bức xạ: 

\(f = \frac{c}{\lambda } = \frac{{{{3.10}^8}}}{{{{0,6.10}^{ - 6}}}} = {5.10^{14}}Hz\)

Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc, bước sóng λ = 600mm chiếu sáng hai khe F₁, F₂ song song với F và cách nhau 1,2mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F₁, F₂ và cách nó 0,5m.

a) Tính khoảng vân.

b) Xác định khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4.

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức tính khoảng vân: i = λ.D/a

b) Áp dụng công thức tính vị trí vân sáng: x = k.i với k = 4

Hướng dẫn giải

a) Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp: 

\(i = \frac{{\lambda .D}}{a} = \frac{{{{600.10}^{ - 9}}.0,5}}{{{{1,2.10}^{ - 3}}}} \)

⇒ \(i = {2,5.10^{ - 4}}(m) = {0,25.10^{ - 3}}(m) = 0,25mm\)

b) Khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là:

x₄ = 4.i = 4.0,25 = 1 (mm)

Trong một thí nghiệm Y- âng, khoảng cách giữa hai khe F₁, F₂ là a = 1,56mm, khoảng cách từ F₁, F₂ đến màn quan sát là D = 1,24m. Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,21mm. Tính bước sóng ánh sáng.

Phương pháp giải

- Hai vân sáng liên tiếp cách nhau i

⇒ khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là: 11.i

- Lấy dữ liệu: 11i = 5,21mm để tìm khoảng vân

- Áp dụng công thức tính bước sóng: λ = a.i/D

Hướng dẫn giải

Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là:

11.i = 5,21mm

⇒ Khoảng vân là: \(i = \frac{{5,21}}{{11}} = 0,474mm\)

⇒ Bước sóng ánh sáng là:

 \(\lambda = \frac{{a.i}}{D} = \frac{{1,56.0,474}}{{{{1,24.10}^3}}} = {5,96.10^{ - 4}}mm = 0,596\mu m\)