Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 20: Giao thoa ánh sáng với nguồn đơn sắc - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 20: Giao thoa ánh sáng với nguồn đơn sắc - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

1. DẠNG 20: GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI NGUỒN ĐƠN SẮC ❖ KIẾN THỨC TRỌNG TÂM D - Khoảng vân (khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp): i . a  m : bước sóng của nguồn sáng; a mm : khoảng cách giữa hai nguồn sáng (hai khe Y-âng); D m : khoảng cách từ hai nguồn tới màn quan sát. D - Vị trí vân sáng trên màn quan sát: x k.i k. với k là bậc của vân sáng s a D - Vị trí vân tối trên màn quan sát: x k 0,5 .i k 0,5 . t a (Chú ý: đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa) Ví dụ 1. (THPT QG 2018): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,2 m. Trên màn, khoảng vân đo được là 0,6 mm. Bước sóng của ánh sáng trong thí nghiệm bằng A. 600 nm.B. 720 nm.C. 480 nm.D. 500 nm. Hướng dẫn giải Ta có: a 1mm; D 1,2m;i 0,6mm . D .1,2 i 0,6  0,5 m 500 nm a 1 Đáp án D. Ví dụ 2. (THPT QG 2017): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6m . Biết khoảng cách giữa hai khe là 0,6 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Trên màn, hai điểm M và N nằm khác phía so với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt là 5,9 mm và 9,7 mm. Trong khoảng giữa M và N có số vân sáng là A. 9.B. 7.C. 6.D. 8. Hướng dẫn giải Ta có: a 0,6mm; D 2m; 0,6m . D 2.0,6 Khoảng vân i 2 mm a 0,6 Các vân sáng trong khoảng giữa M và N thỏa mãn điều kiện: xM ki xN 5,9 2k 9,7 2,95 k 4,85 k 2; 1;0;1;2;3;4 Trong khoảng giữa M và N có 7 vân sáng. Trang 1
2. Đáp án B. Ví dụ 3. (THPT QG 2017): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,5 m. Trên màn quan sát, hai điểm M và N đối xứng qua vân trung tâm có hai vân sáng bậc 4. Dịch màn ra xa hai khe thêm một đoạn 50 cm theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe. So với lúc chưa dịch chuyển màn, số vân sáng trên đoạn MN lúc này giảm đi A. 6 vân.B. 7 vân.C. 2 vân.D. 4 vân. Hướng dẫn giải Số vân sáng trên đoạn MN lúc đầu (ứng với k1 4 ) là: N1 4.2 1 9 vân sáng. D i 1 D 1 a i D 2 4 Ta có: i 2 2 a D i D 1,5 3 i 2 1 1 2 a k i D 4 Tại M: x x k i k i 1 2 2 k1 4 k 3 S1 S2 1 1 2 2 2 k2 i1 D1 3 Số vân sáng trên đoạn MN sau khi dịch màn là: N2 3.2 1 7 vân sáng. So với lúc đầu số vân sáng trong đoạn MN đã giảm đi 2 vân Đáp án C. Ví dụ 4. (THPT QG 2016): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe không đổi. Khi khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D thì khoảng vân trên màn là 1mm. Khi khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát lần lượt là D D và D D thì khoảng vân trên màn tương ứng là i và 2i . Khi khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D 3 D thì khoảng vân trên màn là A. 3 mm.B. 3,5 mm.C. 2 mm.D. 2,5 mm. Hướng dẫn giải D 1 mm a . D 2 i 1 i mm  D D a 3 Ta có: i a  D . D i 1 2i 1 mm  D D a a 2 3 2i a  D 3 D .D . D 1 i 3. 1 3. 2 mm a a a 3 Đáp án C. Trang 2