Chủ đề 5: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG
- Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Dải có màu cầu vồng được chia thành 7 vùng chính đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím gọi là màu quang phổ của ánh sáng trắng.
- Hình ảnh giao thoa:
Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng có vùng nhìn thấy từ tím đến đỏ có bước sóng liên tục trong khoảng thì mỗi ánh sáng cho một hệ thống vân giao thoa riêng không chồng khí lên nhau.
+) Tại trung tâm , tất cả các ánh sáng đơn sắc đều cho vân sáng bậc 0 nên vân trung tâm là vân màu trắng. Hai bên vân trắng chính giữa, các vân sáng đơn sắc khác nhau nằm kề sát nhau và cho dải màu như ở cầu vồng.
+) Do nhỏ hơn suy ra nhỏ hơn nên làm cho tia tím gần vạch trung tâm hơn tia đỏ (xét cùng một bậc giao thoa).
+) Tập hợp các vạch từ tím đến đỏ của cùng một bậc (cùng giá trị k) tạo ra quang phổ của bậc k đó. Ví dụ: Quang phổ bậc 4 là bao gồm các vạch màu từ tím đến đỏ ứng với
- Độ rộng của quang phổ bậc k là khoảng cách từ vị trí vân tím bậc k đến vị trí vân đỏ bậc k, ta có:
+) Nếu vị trí vân tím bậc n (cao) có tọa độ nhỏ hơn vị trí vân đỏ bậc thấp m (n > m) thì các bậc quang phổ chồng chập lên nhau. Ở các bậc càng cao sự chồng chập này càng lớn.
+) Bề rộng khoảng chồng chập:
- Tìm số bức xạ cho vân sáng hoặc vân tối tại một điểm có tọa độ x trên màn:
Số các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng hoặc vân tối trùng nhau tại một điểm có tọa độ x trên màn là số giá trị k nguyên thỏa mãn:
Các vân sáng trùng nhau:
Các vân tối trùng nhau:
- Tìm tọa độ xmin để tại đó có (n + 1) bức xạ cho vân sáng:
Quang phổ bậc k bắt đầu chồng chập quang phổ bậc khi tọa độ vân sáng tím của quang phổ bậc k phải nhỏ hơn hoặc bằng tọa độ vân sáng đỏ của quang phổ bậc , tức là:
Vị trí M gần nhất để tại đó có bức xạ cho vân sáng là
Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là , khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn . Nguồn sáng S phát ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ đến . Thí nghiệm thực hiện trong không khí.
a) Tính độ rộng của quang phổ bậc 4 quan sát được trên màn.
b) Tính bề rộng khoảng chồng chập của quang phổ bậc 3 và bậc 5.
c) Hỏi tại điểm M trên màn cách vân sáng trung tâm những bức xạ nào cho vân sáng? Cho vân tối?
d) Trên màn M là vị trí gần vân trung tâm nhất có đúng 3 bức xạ cho vân sáng. Tìm khoảng cách từ M đến vân trung tâm.
Lời giải:
a) Bề rộng quang phổ bậc 4 trên màn tính theo công thức:
b) Bề rộng khoảng chồng chập của quang phổ bậc 3 và bậc 5 là:
c) Tai điểm M bức xạ cho vân sáng thì
Do
Thay các giá trị k vào ta tìm được bước sóng của các bức xạ cho vân sáng tại M:
k
5
6
7
8
9
7/12
7/16
7/18
Tại điểm M bức xạ cho vân tối thì
Do
Thay các giá trị k vào ta tìm được bước sóng của các bức xạ cho vân tối tại M:
k
5
6
7
8
7/11
7/13
7/15
7/17
d) Vị trí có 3 bức xạ cho vân sáng:
Để tại M có đúng 3 bức xạ chồng nhau thì vân màu tím quang phổ bậc k phải chồng lên vân màu đỏ quang phổ bậc tức là:
Vị trí M gần nhất để tại đó có đúng 3 bức xạ cho vân sáng là
Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Y-âng, các khe và được chiếu sáng bởi ánh sáng gồm 3 đơn sắc: đỏ, vàng, chàm thì trong quang phổ bậc 1, tính từ vân chính giữa đi ra ta sẽ thấy các đơn sắc theo thứ tự là
A. vàng, chàm, đỏ. B. chàm, đỏ
nguon VI OLET
