Sau khi học lý thuyết của chương sóng ánh sáng, các em học sinh lớp 12 sẽ có một bài thực hành để đo bước sóng của sóng ánh sáng. Kiến Guru sẽ hướng dẫn các em viết kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa một cách chính xác và đầy đủ nhất. Lưu ý các số liệu trong bài chỉ là tham khảo mẫu, khi viết bài, các em cần thay số đo đã đo được để bài thực hành đúng nhất.
A. Kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa
Hướng dẫn viết kết quả thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29.
I. Mục đích thực hành
1. Quan sát hệ vân giao thoa tạo bởi khe Young, sử dụng chùm sáng laze.
2. Đo bước sóng ánh sáng.
II. Tóm tắt lý thuyết
1. Hiện tượng giao thoa là gì?
Hiện tượng trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch sáng tối nằm so le nhau, chỗ vạch tối chứng tỏ tại đó ánh sáng triệt tiêu nhau, những vạch sáng là những chỗ ánh sáng từ hai nguồn tăng cường lẫn nhau ⇒ hai nguồn sáng phát sinh hiện tượng giao thoa hay nói cách khác ánh sáng có tính chất sóng.
2. Điều kiện giao thoa của hai sóng ánh sáng là gì ?
Điều kiện giao thoa của hai sóng ánh sáng là hai nguồn đó phải là hai nguồn kết hợp:
+ Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng.
+ Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian.
3. Công thức tính khoảng vân và công thức xác định bước sóng ánh sáng trong trường hợp giao thoa của hai sóng ánh sáng đơn sắc tạo bởi khe Young là như thế nào ?
Công thức tính khoảng vân:
Công thức xác định bước sóng:
III. Kết quả thí nghiệm
Xác định bước sóng của chùm tia laze
Bảng 1
- Khoảng cách giữa hai khe hở hẹp F1, F2: a = 0,3 ± 0,005[mm]
- Độ chính xác của thước cặp: Δ′ = 0,01 [mm]
- Số khoảng vân sáng đánh dấu: n = 5.
|
Lần đo |
D[m] |
ΔD [m] |
L[mm] |
ΔL [m] |
|
1 |
1,501 |
0,0006 |
17,18 |
0,008 |
|
2 |
1,502 |
0,0004 |
17,20 |
0,012 |
|
3 |
1,501 |
0,0006 |
17,20 |
0,012 |
|
4 |
1,503 |
0,0014 |
17,18 |
0,008 |
|
5 |
1,501 |
0,0006 |
17,18 |
0,008 |
|
Trung bình |
1,5016 |
0,0036 |
17,188 |
0,0096 |
a. Tính giá trị trung bình của bước sóng:
b. Tính sai số tỉ đối của bước sóng:
Trong đó:
ΔL = Δ→L + Δ' là sai số tuyệt đối của phép đo độ rộng của n khoảng vân, dùng thước cặp: ΔL = Δ→L + Δ' = 0,0096 + 0,01 = 0,0196mm.
ΔD = Δ→D + Δ' là sai số tuyệt đối của phép đo khoảng cách giữa màn chắn P và màn quan sát E, dùng thước milimet: ΔD = Δ→D = 0,0036 + 0,5.10-3 = 0,0041 m.
c. Tính sai số tuyệt đối trung bình của bước sóng λ:
Δλ = λ→.δ = 0,6868. 0,0205 = 0,0141 μm
d. Viết kết quả đo của bước sóng λ: λ = 0,6868 ± 0,0141 μm
B. Trả lời các câu hỏi SGK sau khi viết kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29
Sau khi làm thực hành và viết báo cáo kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản 29, các em cần trả lời các câu hỏi sau.
Câu 1/ trang 151 SGK 12: Vì sao phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chắn P và màn quan sát E?
Hướng dẫn:
Ta phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chiếu P và màn quan sát E để tạo ra hệ vân đối xứng, các khoảng vân i bằng nhau.
Câu 2/ trang 151 SGK 12: Cho chùm sáng laze có bước sóng λ = 0,65μm. Khoảng cách từ màn chắn P đến màn quan sát E bằng 2m. Để tạo ra hệ vân giao thoa có khoảng vân i = 1,3mm thì khoảng cách a giữa hai khe hẹp phải chọn bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có:
Câu 3/ trang 151 SGK 12: Vì sao khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta lại phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa hai vân kề nhau?
Hướng dẫn:
Khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa 2 vân kề nhau vì khoảng vân i rất nhỏ, ta đo khoảng cách giữa n vân sau đó tìm i thì sẽ tránh bớt sai số của dụng cụ đo.
Câu 4/ trang 151 SGK 12: Hệ vân giao thoa sẽ thay đổi thế nào, nếu:
a. Thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh?
b. S là một nguồn sáng trắng?
Hướng dẫn:
Khi thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh thì bước sóng giảm, nên khoảng vân giảm còn vị trí vân sáng chính giữa không đổi. Trên màn ta vẫn thu được hệ vân gồm các vân sáng xanh và tối xen kẽ nhau đều đặn.
Nếu S là nguồn sáng trắng thì ta thu được hệ vận gồm ở chính giữa là vân màu trắng, hai bên là những dãy màu như màu cầu vồng, màu đỏ ở ngoài, màu tím gần vân trắng trung tâm.
Đây là tài liệu kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29. Hy vọng tài liệu này là nguồn tham khảo bổ ích cho các em. Chúc các em học tập tốt.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch tối, những vạch tối này là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau.
Vậy hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì, thí nghiệm Y-âng về hiện tượng giao thoa ánh sáng thực hiện như thế nào? Công thức tính khoảng vân sáng, vân tối trong giao thoa ánh sáng viết như nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì?
Bạn đang xem: Giao thoa ánh sáng, Công thức tính khoảng vân giao thoa và Bài tập – Vật lý 12 bài 25
– Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì?
1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng
– Thí nghiệm được minh họa như hình sau:
– Ánh sáng từ đèn D qua khe hẹp F, rồi F1,F2 tới màn M, khi đó trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu.
– Đặt lăng kính màu K [đỏ] thì trên màn M chỉ có những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.
– Như vậy, từ thí nghiệm Y-âng chứng tỏ rằng hai chùm ánh sáng cũng có thể giao thoa được với nhau, nghĩa là ánh sáng có tính chất sóng.
– Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Những vạch sáng và tối xen kẽ nhau chính là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng.
2. Vị trí các vân sáng, công thức và cách tính
• Gọi λ là bước sóng của ánh sáng đơn sắc thì:
• Công thức xác định vị trí các vân sáng [cực đại] xs:
• Công thức xác định vị trí các vân tối [cực tiểu] xt:
3. Khoảng vân, định nghĩa, công thức cách tính
– Định nghĩa: Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp.
– Công thức tính khoảng vân:
– Tại điểm O là vân sáng bậc 0 của mọi bức xạ, vân chính giữa hay vân trung tâm, hay vân số 0.
4. Ứng dụng của giao thoa ánh sáng
– Đo bước sóng ánh sáng, vì nếu biết i, a, D thì từ:
III. Bước sóng ánh sáng và màu sắc
1. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định.
2. Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380 nm [ứng với màu tím trên quang phổ] đến chừng 760 nm [ứng với màu đỏ] mới gây ra cảm giác sáng là các ánh sáng nhìn thấy được [khả kiến].
3. Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến ∞. Nhưng chỉ các bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt màu sắc.
4. Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không:
* Bài 1 trang 132 SGK Vật Lý 12: Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y–âng là gì?
° Lời giải bài 1 trang 132 SGK Vật Lý 12:
– Kết luận quan trọng nhất rút ra từ thí nghiệm Y–âng là ánh sáng có tính chất sóng.
* Bài 2 trang 132 SGK Vật Lý 12: Viết công thức xác định vị trí các vân sáng?
° Lời giải bài 2 trang 132 SGK Vật Lý 12:
– Công thức xác định vị trí các vân sáng:
– Trong đó:
k: bậc giao thoa, là các số nguyên.
a: là khoảng cách giữa 2 khe
D: là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh.
λ: là bước sóng ánh sáng
* Bài 3 trang 132 SGK Vật Lý 12: Viết công thức tính khoảng vân.
° Lời giải bài 3 trang 132 SGK Vật Lý 12:
– Công thức tính khoảng vân:
– Trong đó:
λ: là bước sóng ánh sáng
D: là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh.
a: là khoảng cách giữa 2 khe
* Bài 4 trang 132 SGK Vật Lý 12: Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng nào?
° Lời giải bài 4 trang 132 SGK Vật Lý 12:
– Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm.
* Bài 5 trang 132 SGK Vật Lý 12: Nêu những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc.
° Lời giải bài 5 trang 132 SGK Vật Lý 12:
¤ Những đặc điểm của ánh sáng đơn sắc:
– Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định.
– Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
– Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định, gọi là màu đơn sắc.
– Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380 nm [ứng với màu tím] đến 760 nm [ứng với màu đỏ] mới gây ra cảm giác sáng. Đó là các ánh sáng nhìn thấy được.
* Bài 6 trang 132 SGK Vật Lý 12: Chỉ ra công thức đúng để tính khoảng vân.
A.
° Lời giải bài 6 trang 132 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: A.
* Bài 7 trang 133 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng. Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ bằng:
A.0,589mm B.0,589nm C.0,589μm D.0,589pm
° Lời giải bài 7 trang 133 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: C. 0,589μm
– Bức xạ màu vàng của natri có bước sóng λ ≈ 589nm = 0,589μm
[chú ý: 1mm = 10-3m; 1μm = 10-6m; 1nm = 10-9m; 1pm = 10-12m]
* Bài 8 trang 133 SGK Vật Lý 12: Trong một thí nghiệm Y–âng với a= 2mm, D = 1,2 m, người ta đo được i = 0,36 mm. Tính bước sóng λ và tần số f của bức xạ.
° Lời giải bài 8 trang 133 SGK Vật Lý 12:
– Bài ra, ta có: a = 2mm = 2.10-3[m]; i = 0,36mm = 0,36.10-3[m]
– Từ công thức tính khoảng vân, ta có công thức bước sóng:
– Ta lại có:
– Đáp số: λ = 0,6μm; f = 5.1014[Hz].
Hy vọng với bài viết Giao thoa ánh sáng, Công thức tính khoảng vân giao thoa và Bài tập ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục