Giải bài 25: Giao thoa ánh sáng

Nội dung bài viết gồm hai phần:

• Lý thuyết
• Hướng dẫn giải bài tập SGK

A. Lý thuyết

I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng quan sát được khi ánh sáng truyền qua khe nhỏ hoặc méo vật cản, … trong đó ánh sáng bị lệch hướng lan truyền lan tỏa về mọi phía từ vị trí vật cản.

Nói cách khác: Nhiễu xạ là hiện tượng truyền sai lêch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản.

II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng

Sơ đồ thí nghiệm Y-âng:

Trong thí nghiệm Y-âng, ta đặt:

• F₁F₂ = a;
• I là trung điểm của F₁F₂;
• A là một điểm bất kì trên màn;
• F₁A = d₁; F₂A = d_2­; OA = x;
• O là giao điểm của đường trung trực của F₁F₂ với màn M;
• OI = D là khoảng cách từ hai nguồn đến màn M;
• $\lambda $ là bước sóng ánh sáng sử dụng;

Vân sáng

• Vị trí các vân sáng thỏa mãn hiệu đường truyền là: d₂ – d₁ = k.$\lambda $ với k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; …
• Khoảng cách từ O đến các vân sáng: x_s = k.$\frac{\lambda .D}{a}$ , k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; …
• Trong đó k được gọi là bậc giao thoa;

Vân tối

• Vị trí các vân tối thỏa mãn hiệu đường truyền là: d₂ – d₁ = (k’ + $\frac{1}{2}$).$\lambda $ với k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; …
• Khoảng cách từ O đến các vân tối: x_t = (k’ + $\frac{1}{2}$).$\frac{\lambda .D}{a}$ , k = 0; $\pm $ 1; $\pm $2; …

Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp. $i = \frac{\lambda .D}{a}$

Tại O là một vân sáng ứng với k = 0 của mọi ánh sáng đơn sắc (vân sáng bậc 0) được gọi là vân chính giữa (vân trung tâm).

III. Bước sóng và màu sắc của ánh sáng

Mỗi ánh sáng đơn sác có một bước sóng nhất định trong chân không.

Ánh sáng có bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm mới gây ra cảm giác sáng. Đây chính là miền ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng khả kiến).

Ánh sáng mặt trời là hỗn hợp của vô số án sáng đơn sắc có buoecs sóng biến thiên liên tục từ 0 đến vô cùng. Mắt người chỉ quan sát được ánh sáng có bước sóng nằm trong miền khả kiến.

Điều kiện để có giao thoa ánh sáng: Hai nguồn phải kết hợp.

Hai nguồn kết hợp:

• Phát ra sóng ánh sáng có cùng bước sóng;
• Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian.