1. Giao thoa ánh sáng đơn sắc. Giao thoa ánh sáng là hiện tượng xảy ra trong vùng hai chùm sáng kết hợp gặp nhau làm xuất hiện những vân sáng, vân tối xen kẽ. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số, độ lệch pha không đổi theo thời gian. 2. Công thức về giao thoa ánh sáng. Hiệu đường đi từ hai khe đến điểm trên màn: \(d_2-d_1 = \frac{ax }{D}.(0)\) Khoảng vân: \(i = \frac{\lambda D}{a}. (1)\) Trong đó : \(\lambda \) là bước sóng của ánh sáng. \(D\) là khoảng cách từ hai nguồn kết hợp đến màn chứa hệ vân. \(a\) là khoảng cách giữa hai khe. Vị trí vân sáng bậc \(k\): \(x_k = \pm ki= \pm k\frac{\lambda D}{a}. (2)\) => Hiệu đường đi từ hai khe đến vân sáng bậc \(k\) là: \(d_2-d_1 = \frac{ax_s }{D}\)=> \(d_2-d_1 = k\lambda.(3)\) Vị trí vân tối thứ \(k+1\): \(x_{k+1} = \pm (k+\frac{1}{2})i= \pm (k+\frac{1}{2})\frac{\lambda D}{a}. (4)\) => Hiệu đường đi từ hai khe đến vân tối thứ \(k+1\) là: \(d_2-d_1 = (k+0,5)\lambda.(5)\) Xét đoạn MN: Nếu M, N nằm ở hai phía của vân trung tâm. Điểm P bất kì thuộc đoạn MN: Có số vân sáng là số giá trị \(k\) thỏa mãn: \(-OM \leq ki \leq ON. (6)\) Có số vân tối là số giá trị \(k+1\) thỏa mãn: \(-OM\le\left(k+\frac{1}{2}\right)i\le ON.\left(7\right)\) Nếu M, N nằm cùng một phía so với vân trung tâm. Số vân sáng thỏa mãn: \(OM \leq ki \leq ON. (8)\) Số vân tối thỏa mãn: \(OM\le\left(k+\frac{1}{2}\right)i\le ON.\left(9\right)\) Nếu MN = L đối xứng qua vân trung tâm: Số vân sáng trong L thỏa mãn: \(N_s = 2.|\frac{L}{2i}| +1.(10)\) Số vân tối trong L thỏa mãn: \(N_t = 2.|\frac{L}{2i}+0,5|.(11)\) Trong đó \(|\frac{L}{2i}|\) tức là lấy phần nguyên. Ví dụ: \(\frac{L}{2i} = 4,91=> |\frac{L}{2i}| = 4.\) Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số không thay đổi, vận tốc và bước sóng thay đổi như sau \(\frac{v_1}{v_2}=\frac{\lambda_1}{\lambda_2}=\frac{i_1}{i_2}=\frac{n_1}{n_2}.(12)\) Chú ý: Trong khi tính toán ở chương này giữ đơn vị của \(a (mm); D(m); \lambda (\mu m); i(mm).\) Trong các công thức \((6),(7),(8),(9)\)nếu như bải yêu cầu: Tính trong khoảng MN (không tính M,N) thì khi giải bải tập lấy dấu \("<"\). Tính trong đoạn MN (tính cả hai điểm M,N) thì khi giải bài tập lấy dấu \("\leq".\)
Hiện tượng giao thoa chứng tỏ rằng ánh sáng có bản chất sóng. ánh sáng là sóng ngang. ánh sáng là sóng điện từ. ánh sáng có thể bị tán sắc.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn đơn sắc. kết hợp. cùng màu sắc. cùng cường độ.
Chọn hiện tượng liên quan đến hiện tượng giao thoa ánh sáng: Màu sắc của ánh sáng trắng sau khi chiếu qua lăng kính. Màu sắc sặc sỡ của bong bóng xà phòng. Bóng đèn trên tờ giấy khi dùng một chiếc thước nhựa chắn chùm tia sáng chiếu tới. Vệt sáng trên tường khi chiếu ánh sáng từ đèn pin.
Dưới ánh nắng mặt trời rọi vào, màng dầu trên mặt nước thường có màu sắc sặc sỡ là do hiện tượng: giao thoa. nhiễu xạ. tán sắc. khúc xạ.
Trong thí nghiệm I - âng, vân sáng bậc nhất xuất hiện ở trên màn tại các vị trí mà hiệu đường đi của ánh sáng từ hai nguồn đến các vị trí đó bằng \(\lambda/4.\) \(\lambda/2.\) \(\lambda.\) \(2\lambda.\) Hướng dẫn giải: Vị trí vân sáng bậc 1 là \(x_{s1}= 1.i= \frac{\lambda D}{a}.\) Hiệu đường đi từ hai khe đến vân sáng bậc 1 là \(d_2-d_1 = \frac{ax }{D}= \frac{a.\lambda D}{D.a}= \lambda.\)
Trong thí nghiệm Y - âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là D. Khi nguồn sáng phát bức xạ đơn sắc có bước sóng λ thì khoảng vân giao thoa trên màn là i. Hệ thức nào sau đây đúng? \(i =\frac{\lambda a}{D}\). \(i = \frac{aD}{\lambda}.\) \(\lambda = \frac{i}{aD}.\) \(\lambda = \frac{ia}{D}\)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng \(0,45 \mu m\) . Khoảng vân giao thoa trên màn bằng 0,2 mm. 0,9 mm. 0,5 mm. 0,6 mm. Hướng dẫn giải: \( i = \frac{\lambda D}{a}= 9.10^{-4}m= 0,9mm.\)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với nguồn sáng đơn sắc, hệ vân trên màn có khoảng vân i. Nếu khoảng cách giữa hai khe còn một nửa và khoảng cách từ hai khe đến màn gấp đôi so với ban đầu thì khoảng vân giao thoa trên màn giảm đi bốn lần. không đổi. tăng lên hai lần. tăng lên bốn lần. Hướng dẫn giải: \(i = \frac{\lambda D}{a}\) Nếu \(a \downarrow 2 lan; D \uparrow 2 lan; \lambda = const\)=> \(i' = \frac{\lambda.2.D}{a/2}= 4i.\) .
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nếu thay ánh sáng đơn sắc màu lam bằng ánh sáng đơn sắc màu vàng và giữ nguyên các điều kiện khác thì trên màn quan sát khoảng vân không thay đổi. khoảng vân tăng lên. vị trí vân trung tâm thay đổi. khoảng vân giảm xuống. Hướng dẫn giải: \(i =\frac{\lambda D}{a}.\) Thay ánh sáng đơn sắc lam thành ánh sáng đơn sắc vàng tức là bước sóng tăng lên. Nếu giữ các thông số a, D cố định. Khi đó khoảng vân sẽ tăng lên.
