Giải SGK Vật lý 11 Cánh diều Bài 3. Giao thoa sóng có đáp án

- Cách xác định bước sóng do hai nguồn phát ra:

+ Đo khoảng cách giữa hai nguồn.

+ Đếm số khoảng cách giữa đỉnh hai gợn lồi liên tiếp hoặc số khoảng cách giữa đỉnh hai gợn lõm liên tiếp do hai nguồn tạo ra.

+ Dựa vào khái niệm bước sóng là khoảng cách gần nhau nhất giữa hai gợn lồi hoặc hai gợn lõm.

- Áp dụng:

+ Giả sử đối với hình 3.6 ở trên ta đo được khoảng cách giữa hai nguồn S$_{1}$S$_{2}$ = a

+ Khoảng giữa hai nguồn có 4 gợn lồi (không tính 2 nguồn) bằng 3.

Khi đó hoàn toàn tính được bước sóng $λ=\frac{a}{3}.$

Học sinh tự vẽ và đối chiếu với công thức thấy hoàn toàn đúng.

Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân thứ mười tương ứng với 10 khoảng vân.

$i=\frac{4}{10}=0{,}4\ mm$

Ở vị trí cách vân trung tâm 1,0 mm khi đó: $k=\frac{x}{i}=\frac{1}{0{,}4}=2{,}5=3-0{,}5$

Vị trí này tương ứng với vị trí của vân tối thứ 3.

Phương án xác định bước sóng ánh sáng bằng thí nghiệm giao thoa với khe Young.

1. Mục đích thực hành

- Quan sát hệ vân giao thoa tạo bởi khe Young, sử dụng chùm sáng laser.

- Đo bước sóng ánh sáng.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- Nguồn phát laser.

- Khe Young: Một màn chắn có hai khe hẹp song song, độ rộng mỗi khe bằng 0,05 mm hoặc 0,1 mm, khoảng cách a giữa hai khe cho biết trước.

- Thước cuộn 3000 mm.

- Thước kẹp, độ chia nhỏ nhất 0,02 hoặc 0,05 mm.

- Giá thí nghiệm.

- Một tờ giấy trắng.

3. Cơ sở lý thuyết

Tia laser là một chùm sáng song song, đơn sắc. Khi chiếu chùm tia laser vuông góc với màn chắn P có hai khe hẹp song song F$_{1}$, F$_{2}$. Hai khe hẹp này trở thành hai nguồn kết hợp phát sóng ánh sáng về phía trước. Cách màn chắn P một khoảng D, ta đặt màn quan sát E song song với P.

Các sóng ánh sáng từ F$_{1}$, F$_{2}$ gặp nhau sẽ giao thoa với nhau, trên màn E xuất hiện hệ vân màu gồm những dải sáng tối xen kẽ. Khoảng vân i (khoảng cách giữa hai vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp) liên hệ với a, D và bước sóng λ theo công thức:

$i=\frac{λD}{a}$

Nếu khoảng cách a giữa hai khe cho biết trước, đo khoảng cách D và khoảng vân i, ta tính được bước sóng λ của tia laser.

Đánh dấu vị trí của các vân sáng trên tờ giấy trắng phân bố trên n khoảng vân, n tùy chọn. Dùng thước cặp đo khoảng cách L giữa n vân sáng đã được đánh.

Khoảng vân i: $i=\frac{L}{n}$ (mm)

Bước sóng của chùm laser được tính theo công thức: $λ=\frac{ai}{D}=\frac{aL}{Dn}$

Tắt công tắc K, rút phích điện của nguồn laser ra khỏi ổ cắm điện. Kết thúc thí nghiệm.

- Ánh sáng trắng là tổng hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Do vậy, để có được vân sáng màu trắng khác thì phần chập quang phổ vân sáng bậc k phải trùng toàn bộ với vân sáng bậc (k+1) .

- Các em làm thí nghiệm quan sát sự giao thoa của ánh sáng trắng trên màn và tìm ra vị trí vân sáng màu gần trung tâm nhất, sau đó dùng thước đo khoảng cách từ vị trí vân trung tâm tới vân sáng trắng gần vân trung tâm nhất.