Bài giảng Vật lý Lớp 12 - Bài 25: Giao thoa ánh sáng

Bài 25GIAO THOA ÁNH SÁNGI. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG1. Thí nghiệm:Kết quả TN: Tia sáng gặp vật cản có khe F bị đổi phương truyền, gây ra hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng trên màn DNguồn sáng S chiếu tới màn chắn có khe nhỏ F và tới màn hứng D D’S .	 F	 DOMM’NguồnPhương truyền sóng2. Giải thích hiện tượng nhiễu xạ: dựa trên nguyên tắc coi ánh sáng như là một nguồn sóng phát ra mọi phương bình đẳng từ một điểm của nguồn sóng.Nguồn. M. M’Phương truyền sóngOMM’Sóng nhiễu xạSóng không nhiễu xạSóng nhiễu xạ qua một khe rộngSau khi đi qua khe, sóng đi theo phương như thế nào?Sau khi qua khe, sóng không đi theo đường thẳng OM và OM’ mà hơi lệch sang 2 cạnh kheNếu thu hẹp khe dần thì hiện tượng xảy ra như thế nào?Khi sóng truyền qua khe hẹp thì sóng lệch khỏi phương truyền thẳng càng rõNếu khe hở có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì hiện tượng xảy ra như thế nào?Sau khi qua khe rất hẹp, sóng có dạng hình tròn giống như chính khe đó là một tâm phát sóng mới.Sóng nhiễu xạ3. Kết luận:* Hiện tượng ánh sáng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.* Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định. * Thí nghiệm này đươc ông Young thực hiện năm 1802 II.HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG:1.Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng: a.Dụng cụ:- Nguồn chiếu sáng: Bóng đèn Đ.- Khe F nhận ánh sáng từ nguồn Đ truyền đến.- Hai khe hẹp F1,F2 rất gần nhau, cách nhau một khoảng a và cùng song song với khe F b.Tiến trình thí nghiệm: - Tấm kính mỏng trong suốt lọc sắc đặt giữa Đ và khe FFc. Kết quả TN: Mắt nhìn thấy có một vùng sáng trong đó xuất hiện những vạch sáng đỏ và những vạch tối xen kẽ, song song và cách đều sau vùng hai khe F1, F2.-Các tấm kính lọc sắc FMắt F MF1 F2 F MF1 F2Giao thoa với ánh sáng đơn sắc vàngGiao thoa với ánh đơn sắc tímGiao thoa với ánh sáng đơn sắc đỏThí nghiệm với các ánh sáng màu đơn sắc khác nhau (tím, vàng và đỏ) - Kết quả có một vạch sáng trắng ở chính giữa, hai bên có những dải màu như cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài.- Ta gọi những vạch sáng, tối ở trên là vân giao thoaSử dụng ánh sáng trắngF1F2FF1F2F2. Giải thích hiện tượng giao thoa ánh sáng: Coi ánh sáng như một sóng thì ánh sáng phát ra từ hai khe F1 và F2 là hai nguồn sóng kết hợp cùng tần số cùng bước sóng và cùng biên độ thì sau vùng F1, F2 sẽ có sự giao thoa sóng nên có những điểm sóng tăng cường (vân sáng) và những điểm triệt tiêu (vân tối)* Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng:Hai nguồn phát ra phải hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng.Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian3. Vị trí các vân sángF1aIOAxMDF2HĐặt:a = F1F2. ; IF1 = IF2 d1d1 = F1A ; d2 = F2A d2x = OA ; D = IOHiệu đường đi:* Vị trí các vân sáng:Vị trí các vân tối: Từ (1) và (3)=> Trong đó: k’ = {0; ± 1 }k’ = 0 gọi là vân tối thứ 1 , k’= 1 là vân tối thứ 2 ,..Từ (1) và (2) ta suy ra được: Các vân cách O một khoảng: xsTrong đó: (k = 0; ± 1 ) k gọi là bậc giao thoa k=0 gọi là vân sáng trung tâm, k = ± 1 gọi là vân sáng bậc 1,.. Daxs = k . 4. Khoảng vân:iia. Định nghĩa: khoảng vân (i) là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau.b. Công thức: 5. Ứng dụng: - Đo bước sóng ánh sáng. Nếu ta đo được D, a, i thì ta xác định được λ bằng công thứcIII. BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNGMỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định.Các ánh sáng có bước song từ 380nm(0,38mm) đến 760nm( 0,76mm) gọi là ánh sáng nhìn thấy “ánh sáng khả kiến”Ánh sáng Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng liên tục từ 0 đến ∞GIAO THOA TRÊN LỚP BONG BÓNG XÀ PHÒNG GIAO THOA TRÊN MẶT ĐĨA CDIV. KẾT LUẬNHiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.Khi chiếu ánh sáng đi từ môi trường này sang môi trường kia thì: CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CỦNG CỐABCTần số không đổi, bước sóng thay đổiTần số thay đổi, bước sóng không đổiTần số và bước sóng đều thay đổiTần số và bước sóng đều không đổiCâu số 1DChiếu một chùm tia sáng hẹp qua một lăng kính. Chùm tia sáng đó sẽ tách thành chùm tia sáng có màu khác nhau. Hiện tượng này gọi là DCBAGiao thoa ánh sáng.Khúc xạ ánh sáng.Nhiễu xạ ánh sáng.Câu số 2Tán sắc ánh sáng.