Các dạng bài tập Giao thoa Sóng ánh sáng (Vật lý 12, LTĐH) | Blog Góc Vật lí
Các dạng bài tập Giao thoa Sóng ánh sáng
📚 Blog Góc Vật lí – Vật lí |
LTĐH |
✍️ Bùi Công Thắng
Hãy cùng tìm hiểu Các dạng bài tập điển hình về sóng ánh sáng và giao thoa sóng ánh sáng, cố gắng chinh phục kì thi THPT Quốc gia sắp tới bạn nhé.
📌 Nội dung chính:
Dạng 1. Tính bước sóng ánh sáng
Dạng 2. Tính khoảng cách giữa các vân và xác định số vân sáng, vân tối
Dạng 3. Tìm số vân trên trường giao thoa
Dạng 4. Giao thoa trong môi trường có chiết suất n và thay đổi khoảng cách L
Dạng 1. Tính bước sóng ánh sáng
📖 Kiến thức cần nhớ
Hình 1: Giao thoa khe Y-âng và các công thức liên quan
- Vị trí vân sáng bậc k: xs = k·i
- Vị trí vân tối thứ k: xt = (k – ½)·i
- Khoảng vân: i = λD / a
💡 Ví dụ 1: Trong thí nghiệm Y-âng, a = 0,8 mm, D = 1,2 m. Từ vân sáng trung tâm đến vân tối thứ 5 cách nhau 4,32 mm. Tìm bước sóng λ.
Lời giải chi tiết:
- Vân tối thứ 5 cách vân trung tâm: 4,5·i = 4,32 mm → i = 0,96 mm.
- Bước sóng: λ = (a·i)/D = (0,8·0,96)/1,2 = 0,64 μm.
✅ Đáp án: 0,64 μm
💡 Ví dụ 2: Thí nghiệm Y-âng có a = 1,2 mm, D = 2 m. Người ta đo được khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân sáng bậc 5 cùng phía là 3 mm. Tính λ.
Lời giải:
Khoảng cách giữa vân sáng bậc 2 và bậc 5: (5-2)·i = 3 mm → i = 1 mm.
λ = (a·i)/D = (1,2·1)/2 = 0,6 μm.
✅ Đáp án: 0,6 μm
📝 Bài tập vận dụng
Trong thí nghiệm Y-âng, a = 0,5 mm, D = 2 m, trên màn trong vùng MN = 2 cm có 10 vân tối, M và N đều là vân sáng. Tìm λ. Đáp án: 0,45 μm
📌 Muốn luyện thêm 20 bài tập Dạng 1 có lời giải chi tiết, xem tại: ĐÂY và tải file về in ấn.
Dạng 2. Khoảng cách giữa các vân & số vân sáng, tối
📖 Kiến thức cần nhớ
Khoảng cách giữa vân sáng bậc k và vân tối thứ k’: Δx = |k·i – (k’ – ½)·i|
Nếu hai vân cùng phía: Δx = |x₂ – x₁|, khác phía: Δx = x₁ + x₂.
Khoảng vân i = λD/a.
📌 Ví dụ 1: i = 1,2 mm. Xét M, N cùng phía vân trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt 2 mm và 4,5 mm. Hỏi trên MN có bao nhiêu vân sáng, vân tối?
Tại M: 2 / 1,2 = 1,67 → vân tối thứ 2?
Tại N: 4,5 / 1,2 = 3,75 → vân tối thứ 4?
Kết quả: có 2 vân sáng, 2 vân tối. ✅ Đáp án A
Một nguồn sáng đơn sắc λ = 0,6μm chiếu vào một mặt phẳng chứa hai khe hở S1, S2 hẹp song song cách nhau 1mm và cách đều nguồn sáng. Đặt một màn ảnh song song và cách màn mặt phẳng chứa hai khe 1m. Tính khoảng cách giữa hai vân sáng trên màn
A. 0,7mm B. 0,6mm C. 0,5mm D. 0,4mm
Đây là Câu trắc nghiệm thuộc Các dạng bài tập Giao thoa Sóng ánh sáng trong chương trình vật lí 12
Áp dụng Công thức tính khoảng vân trong giao thoa sóng ánh sáng vật lý 12 blog góc vật lí:
trong đó:
+ i: là khoảng vân
+ a: là khoảng cách giữa 2 khe
+ D: là khoảng cách từ 2 khe đến màn ảnh
+ λ: là bước sóng ánh sáng.
Như vậy, khoảng cách giữa hai vân sáng trên màn là: i = 0,6 mm
Trong thí nghiệm Y-âng với nguồn ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,45μm. Cho biết khoảng cách giữa hai khe sáng là a = 0,3 mm, khoảng cách giữa hai khe sáng đến màn hứng vân là D =1m. Tính khoảng cách giữa hai vân sáng thứ 5 ở hai bên vân trung tâm.
20 Bài tập Dạng 1: Tính bước sóng ánh sáng (Giao thoa Y-âng) - Có lời giải
📘 20 Bài tập Dạng 1: Tính bước sóng ánh sáng (Giao thoa Y-âng – Vật lý 12)
✍️ Biên soạn: Blog Góc Vật lí – Bùi Công Thắng | 📚 Ôn thi THPT Quốc gia | 🔗 Full các dạng bài tập Giao thoa Sóng ánh sáng : Các dạng bài tập Giao thoa Sóng ánh sáng
Dạng 1: Tính bước sóng ánh sáng trong thí nghiệm Y-âng là dạng cơ bản nhất. Dưới đây là 20 bài tập từ dễ đến khó, có lời giải chi tiết giúp bạn nắm vững công thức \( \lambda = \frac{a \cdot i}{D} \) và các biến thể. Nhấn nút "Xem lời giải" để kiểm tra kết quả.
Bài 1 Cơ bản – Tính λ từ khoảng vân
💡 Trong thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là a = 0,6 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 1,5 m. Khoảng vân đo được i = 1,2 mm. Tính bước sóng ánh sáng.
Công thức khoảng vân: \( i = \frac{\lambda D}{a} \) ⇒ \( \lambda = \frac{a \cdot i}{D} \)
Đổi đơn vị: a = 0,6 mm = 0,6·10⁻³ m, i = 1,2 mm = 1,2·10⁻³ m, D = 1,5 m.
\( \lambda = \frac{0,6\cdot10^{-3} \times 1,2\cdot10^{-3}}{1,5} = \frac{7,2\cdot10^{-7}}{1,5} = 4,8\cdot10^{-7} \, \text{m} = 0,48 \, \mu\text{m} \).
✅ Đáp án: 0,48 μm
Bài 2 Xác định λ từ vân sáng bậc k
🌟 Trong thí nghiệm Y-âng, a = 1 mm, D = 2 m. Vân sáng bậc 3 cách vân trung tâm 3,6 mm. Tìm bước sóng.
📏 Trên màn, bề rộng trường giao thoa L = 12 mm, đếm được 13 vân sáng (hai đầu là vân sáng). Biết a = 0,6 mm, D = 1,5 m. Tìm λ.
13 vân sáng ⇒ có 12 khoảng vân trên chiều dài L = 12·i = 12 mm ⇒ i = 1 mm.
\( \lambda = \frac{0,6\cdot10^{-3} \times 1\cdot10^{-3}}{1,5} = \frac{0,6\cdot10^{-6}}{1,5} = 0,4\cdot10^{-6} \, \text{m} = 0,4 \, \mu\text{m} \).
✅ Đáp án: 0,4 μm
Bài 7 Giao thoa trong nước (chiết suất n)
💧 Thí nghiệm Y-âng trong không khí có λ = 0,6 μm. Sau đó đặt toàn bộ hệ vào nước có chiết suất n = 4/3. Tính bước sóng trong nước và khoảng vân mới nếu a = 0,8 mm, D = 1,2 m (khoảng vân trong không khí ban đầu?).
Bước sóng trong nước: \( \lambda' = \frac{\lambda}{n} = \frac{0,6}{4/3} = 0,45 \, \mu\text{m} \).
Khoảng vân trong nước: \( i' = \frac{\lambda' D}{a} = \frac{0,45\cdot10^{-3} \times 1200}{0,8} = 0,675 \, \text{mm} \).
(Nếu cần i trong không khí: \( i_{kk}= \frac{0,6\cdot10^{-3}\times1200}{0,8}=0,9 \, \text{mm} \)).
✅ Đáp án: λ' = 0,45 μm; i' = 0,675 mm
Bài 8 Điểm M là vân sáng bậc mấy, suy ra λ
🎯 Trong Y-âng, a = 1,2 mm, D = 1,8 m. Một điểm M cách vân trung tâm 3,6 mm cho vân sáng bậc 3. Tính λ.
⚡ Khi khoảng cách từ hai khe đến màn là D thì khoảng vân là i = 1,2 mm. Khi dịch màn ra xa thêm 40 cm thì khoảng vân tăng thành 1,44 mm. Biết a = 0,5 mm. Tính λ và D ban đầu.
i = λD/a ; i' = λ(D+0,4)/a ⇒ i'/i = (D+0,4)/D = 1,44/1,2 = 1,2 ⇒ D+0,4 = 1,2D ⇒ 0,2D = 0,4 ⇒ D = 2 m.
λ = a·i / D = (0,5·10⁻³ × 1,2·10⁻³) / 2 = (0,6·10⁻⁶)/2 = 0,3·10⁻⁶ m = 0,3 μm.
✅ Đáp án: λ = 0,3 μm, D = 2 m
Bài 10 Số vân sáng trên L, tìm λ
📐 Trường giao thoa L = 2,4 cm, người ta đếm được 17 vân sáng (hai đầu là vân sáng). a = 0,8 mm, D = 1,6 m. Xác định λ.
17 vân sáng ⇒ 16 khoảng vân trên chiều dài L = 16·i = 24 mm ⇒ i = 1,5 mm.
\( \lambda = \frac{0,8\cdot10^{-3} \times 1,5\cdot10^{-3}}{1,6} = \frac{1,2\cdot10^{-6}}{1,6} = 0,75\cdot10^{-6} \, \text{m} = 0,75 \, \mu\text{m} \).
✅ Đáp án: 0,75 μm
Bài 11 Vân tối và vân sáng cùng phía
🔬 Trong Y-âng, khoảng cách giữa vân sáng bậc 4 và vân tối thứ 7 (cùng phía) là 6 mm. Biết a = 1 mm, D = 2 m. Tìm λ.
x_s4 = 4i; x_t7 = (7-0,5)i = 6,5i; cùng phía ⇒ 6,5i - 4i = 2,5i = 6 mm ⇒ i = 2,4 mm.
λ = (1·10⁻³ × 2,4·10⁻³)/2 = 2,4·10⁻⁶ / 2 = 1,2·10⁻⁶ m = 1,2 μm (vùng hồng ngoại, vẫn chấp nhận).
✅ Đáp án: 1,2 μm
Bài 12 Bề rộng quang phổ bậc 1
🌈 Trong thí nghiệm Y-âng, ánh sáng trắng có λ_t = 0,38 μm, λ_đ = 0,76 μm. Biết D = 1,5 m, a = 0,6 mm. Tính bề rộng quang phổ bậc 1.
Bề rộng quang phổ bậc 1: Δx = (λ_đ - λ_t)·D/a = (0,38·10⁻³ m) × 1500 mm / 0,6 mm? Thực hiện đúng: Δx = (0,76·10⁻³ - 0,38·10⁻³)·1500 / 0,6 = (0,38·10⁻³)·2500 = 0,95 mm.
✅ Đáp án: 0,95 mm
Bài 13 Dịch chuyển màn – tìm λ
📏 Ban đầu, tại điểm M trên màn là vân sáng bậc 4. Khi dịch màn lại gần hai khe một đoạn 20 cm thì tại M trở thành vân tối thứ 5 (tính từ vân trung tâm). Biết a = 1 mm, D ban đầu = 1,8 m. Tính λ.
Lúc đầu: x_M = 4i = 4λD/a.
Lúc sau: D' = D - 0,2 = 1,6 m; x_M = (5 - 0,5)i' = 4,5·λD'/a.
⇒ 4D = 4,5D' ⇒ 4·1,8 = 4,5·1,6 ⇒ 7,2 = 7,2 (luôn đúng, không phụ thuộc λ). Vậy λ không xác định từ điều kiện này? Thực tế bài này chỉ đúng khi hai vế đồng nhất, cần thêm dữ kiện. Nhưng nếu có i ta tính được λ. Giả sử đề cho thêm i = 1,2 mm thì λ = a·i/D = 1·1,2/1,8 = 0,6667 μm.
Để bài toán có nghiệm xác định, ta thêm giả thiết "khoảng vân i = 1,2 mm". Khi đó λ = 1·1,2/1,8 = 2/3 ≈ 0,667 μm.
✅ Đáp án (với i=1,2mm): 0,667 μm
Bài 14 Hai bức xạ – tìm λ1, λ2
⚛️ Thí nghiệm với hai bức xạ λ1 và λ2 cho khoảng vân i1 = 1,2 mm, i2 = 1,68 mm. Biết λ2 - λ1 = 0,2 μm. a = 0,5 mm, D = 1,2 m. Tìm λ1, λ2.
💧 Trong không khí, thí nghiệm Y-âng có λ = 0,6 μm, i = 1,2 mm. Nếu nhúng toàn bộ hệ vào nước (n = 4/3), hỏi khoảng vân mới là bao nhiêu? Biết a, D không đổi.
λ' = λ/n = 0,6 / (4/3) = 0,45 μm. Vì i = λD/a ⇒ i' = λ'D/a = (λ/n)·D/a = i/n = 1,2 / (4/3) = 0,9 mm.
✅ Đáp án: 0,9 mm
Bài 16 Đo bước sóng bằng cách thay đổi D
📏 Khi D=1,2m thì i=0,8mm. Khi D=1,8m thì i'=1,2mm. a=0,4mm. Tính λ.
* File "20 Bài tập Dạng 1: Tính bước sóng ánh sáng (Giao thoa Y-âng) - Có lời giải" được tạo tự động từ nội dung bài viết, giúp bạn luyện bài tập Sóng ánh sáng hiệu quả hơn.
