Bài tập trắc nghiệm Giao thoa ánh sáng có đáp án và lời giải

16:20 07/07/2017

Giao thoa ánh sáng đơn sắc, Giao thoa đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc và Giao thoa ánh sáng trắng là 3 trong những dạng bài học sinh cần chú ý trong Giao thoa ánh sáng lớp 12. Trong bài viết này, Lize sẽ đưa ra các bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án và lời giải cũng như hướng dẫn cần thiết giúp các em giải các dạng bài tập này.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng

hiện tượng giao thoa ánh sáng

Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu những kiến thức cần nhớ để xử lý bài tập Giao thoa ánh sáng nhé.

Giao thoa ánh sáng đơn sắc

Thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young

Chiếu ánh sáng đơn sắc đỏ từ nguồn S (laze) đến hai khe hẹp S1S2 cách nhau khoảng a. Trên màn quan sát sẽ quan sát được hệ các vân sáng, tối xen kẽ nhau đều đặn.

bài tập giao thoa áng sáng có lời giải

S: Nguồn sáng

S1S2: Hai khe sáng

O: Vị trí vân sáng trung tâm

a: Khoảng cách giữa hai khe

D: Khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát

λ: Bước sóng ánh sáng

d1d2: Khoảng cách từ hai khe đến vị trí vân sáng (vân tối) trên màn.

Vị trí vân giao thoa và công thức khoảng vân

A là một điểm trên màn quan sát và cách vị trí vân sáng trung tâm một khoảng x.

+ Tại A là vân sáng:

${d_2} - {d_1} = \frac{{2a.{x_s}}}{D} = n\lambda \to {x_s} = n\frac{{\lambda D}}{a}$ (số nguyên lần bước sóng)

n = 0: vân sáng trung tâm (chính giữa)

n = ± 1, vân sáng bậc 1

+ Tại A là vân tối:

${d_2} - {d_1} = \frac{{2a.{x_t}}}{D} = \left( {m + \frac{1}{2}} \right)\lambda \to {x_t} = \left( {m + \frac{1}{2}} \right)\frac{{\lambda D}}{a}$ (số nửa nguyên lần bước sóng)

m = 0 và m = –1, tối thứ nhất

m = 1 và m = –2, tối thứ 2

....

$i = \frac{{\lambda D}}{a}$ là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp → gọi là “Khoảng vân”

$ \to {x_s} = ni;{x_t} = (m + \frac{1}{2})i$

Số vân sáng trong trường giao thoa

Hai điểm M, N có tọa độ ${x_M},{x_N}$ trên màn và nằm khác phía so với vân sáng trung tâm.

+ Số vân sáng trên đoạn MN là số giá trị n nguyên thỏa mãn $\frac{{{x_N}}}{i} \le n \le \frac{{{x_M}}}{i}$

+ Số vân tối trên đoạn MN là số giá trị m nguyên thỏa mãn $\frac{{{x_N}}}{i} - 0,5 < m < \frac{{{x_M}}}{i} - 0,5$

Giao thoa đồng thời hai ánh sáng đơn sắc

Điều kiện và vị trí vân trùng đôi

Chùm sáng song song có hai bức xạ ${\lambda _1},{\lambda _2}$

Vị trí vân sáng trùng đôi ${x_T} = n{i_1} = m{i_2}$ (n, m Î Z)

↔ $n{\lambda _1} = m{\lambda _2}$ nguyên hóa và tối giản

→ na = mb (a,b Î Z)

Bội số chung của a và b là X

Các vị trí có vân trùng đôi

na

mb

0

0

X/a

X/b

2X/a

2X/b

Khoảng vân trùng ${\delta _T} = \frac{X}{a}{i_1} = \frac{X}{b}{i_2}$

→ Vị trí vân trùng ${x_T} = k{\delta _T}$

VD: Chùm sáng gồm 2 bức xạ 0,4 μm và 0,6 μm.

→ n.0,4 = m.0,6

Nguyên hóa và tối giản

→ 2n = 3m

Bội số chung của 2 và 3 là 6

Vị trí vân trùng đôi

2n

3m

0

0

3

2

6

4

Khoảng vân trùng ${\delta _T} = 3{i_1} = 2{i_2}$

→ Vị trí vân trùng ${x_T} = k.{\delta _T}$

 

Tổng số vân

Cho M (xM) và N (xN) - Đơn ${x_N} \le $ $\begin{array}{l} {x_1} = n.{i_1}\\ {x_2} = m.{i_2} \end{array}$ $ \le {x_M}$

- Trùng ${x_N} \le {x_T} = k\delta \le {x_M}$

- Tổng (vân trùng tính 1 lần) N = số n + số m – số k.

Giao thoa ánh sáng trắng

Hình ảnh giao thoa

Giao thoa với ánh sáng mặt trời có bước sóng 0,38 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm.

→ ${i_T} \le i \le {i_d} = 2{i_t}$

Hệ vân trên màn thu được gồm vân sáng trung tâm, hai vân tối và vùng ngũ sắc

giao thoa ánh sáng trắng

Độ rộng quang phổ

- Các vân sáng cùng bậc tạo thành một quang phổ.

- Trong mỗi quang phổ, vân tím nằm về phía vân sáng trung tâm

- Độ rộng quang phổ bậc k là ${{\rm{W}}_k} = {x_{dk}} - {x_{tk}} = k{i_d} - k{i_t} = k\left( {{i_d} - {i_t}} \right) = k{W_1}$.

Vân sáng tại một điểm trên màn

Điểm M có tọa độ (${x_M}$) trên màn.

- Tại M là vân sáng thì ${x_M} = k\frac{{\lambda D}}{a} \to k = \frac{{a.{x_M}}}{{\lambda D}}$

→ $\frac{{a.{x_M}}}{{{\lambda _d}.D}} < k < \frac{{a.{x_M}}}{{{\lambda _t}.D}}$ chọn k nguyên → những bước sóng (λ) cho vân sáng tại M.

- Tại M là vân tối thì ${x_M} = \left( {k + 0,5} \right)\frac{{\lambda D}}{a} \to k = \frac{{a.{x_M}}}{{\lambda D}} - 0,5$

→ $\frac{{a.{x_M}}}{{{\lambda _d}.D}} - 0,5 < k < \frac{{a.{x_M}}}{{{\lambda _t}.D}} - 0,5$ chọn k nguyên → những bước sóng (λ) cho vân tối tại M.

Bài tập giao thoa ánh sáng có đáp án và lời giải

Dưới đây là một số bài tập Giao thoa ánh sáng với đầy đủ đáp án và lời giải, bao gồm cả Giao thoa ánh sáng đơn sắc, Giao thoa 2 ánh sáng đơn sắc, Giao thoa ánh sáng trắng.

10 câu hỏi trên đây chắc hẳn chưa thấm vào đâu đúng không? Nếu các bạn thấy những bài tập này hay và hữu ích, hãy đăng ký khóa học để trải nghiệm thật nhiều câu hỏi như vậy nữa nhé. Chào mừng các bạn đến với Lize.

Share bài viết

Từ khoá

Khóa Ôn thi THPT Quốc Gia môn Toán học

Thầy
Nguyễn Phụ
Hoàng Lân

Học phí: 199K

Có thể em cần biết?

Tên bài giảng

Bài giảng về "Tên bài giảng" - Thầy/Cô "Tên thầy/cô dạy khóa học"

Nhận thêm bài tập và hướng dẫn giải bài tập Miễn phí từ Lize nhé!

Đăng ký thành viên Lize để nhận các bài tập và hướng dẫn giải bài tập từ thầy cô Lize nhé.

X