Giao Thoa Ánh Sáng Trắng

A: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Ánh sáng trắng là tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có bước sóng biến thiên liên tục từ λ = 0,38 μm đến λ = 0,76 μm.
Khi chiếu ánh sáng trắng vào 2 khe S1, S2 ta thu được kết quả giao thoa:

Mỗi ánh sáng đơn sắc cho 1 hệ vân giao thoa riêng không chồng khít 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.
Các vân sáng bậc 1, 2, 3,…n của ánh sáng đơn sắc không chồng khít lên nhau nên chúng tạo thành các vạch sáng viền màu sắc tím trong và đỏ ngoài.
Độ rộng quang phổ bậc k là khoảng cách từ vân sáng đỏ bậc k đến vấn sáng tím bậc k ( cùng 1 phía với vân trung tâm ):

Phần chồng nhau giữa hai quang phổ bậc k và k+1:

Để tìm số bức xạ cho vân sáng, vân tối tại 1 điểm nhất định trên màn ta làm như sau:

Vân sáng:
Vân tối:

B: VÍ DỤ MINH HỌA

Bài 1: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe 0,3 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát 2m. Hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng. Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 màu đỏ đến vân sáng bậc 1 màu tím cùng phía so với vân tủng tâm là:

A:1,8 mm B: 2,7 mm B: 1,5 mm D: 2,4 mm

Hướng dẫn

Ta có:

Chọn đáp án D

Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng thực hiện với ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm. Có bao nhiêu bức xạ đơn sắc cho vân sáng trùng vân sáng bậc 3 của bức xạ có bước sóng 0,76 μm.

A: 2 B: 3 C: 4 D: 5

Hướng dẫn

Dẽ thấy 2.9 ≤ k ≤ 5,9 nên k = 3, 4, 5

Vậy có 3 giá trị của k

Chọn đáp án B

Bài 3: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3 mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4 μm đến 0,75 μm. Trên màn quan sát thu được các dải quang phổ. Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể từ vân sáng trung tâm là bao nhiêu:

A: 0,14 mm B: 0,35 mm C: 0,5 mm D: 0,7 mm

Hướng dẫn

Bề rộng quang phổ bậc 2 ứng với k = 2

Chọn đáp án D

Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa bằng khe I-âng, khoảng cách giữa hai khe a = 2 mm, khoảng cách từ hia khe đến màn là D = 2m . Nguồn S phát ra ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Vùng phủ nhau giữa quang phổ bậc 2 và quang phổ bậc 3 có bề rộng là:

A: 0,38 mm B: 0,76 mm C: 1,14 mm D: 1,52 mm

Hướng dẫn

Vùng phủ nhau giữa hia quang phổ bậc 2 và bậc 3 có bề rộng là:

Chọn đáp án A

Bài 5: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng khe I-âng, khoảng cách 2 khe a = 1 mm, khoảng cách hai khe dến màn D = 2 m. Chiếu ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,39 μm đến 0,76 μm. Khoảng cách gần nhất từ nơi có hai vạch màu đơn sắc khác nhau trùng nhau đến vân sáng trung tâm ở trên màn là:

A: 3,24 mm B: 3.34 mm C: 2,4 mm D: 1,64 mm

Hướng dẫn

Gọi M là điểm gần vân trung tâm nhất mà tại M có hai vạch màu đơn sắc khác nhau trùng nhau. Như vậy, tại M có vấn nags bậc k của 1 ánh sang dơn sắc không phải màu tím ( có bước sóng nhỏ nhất )trùng với vân sang bậc k+1 của ánh sang đơn sắc màu tím (bước sóng nhỏ nhất):

Chọn đáp án B

C: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa áng sáng dùng khe I-âng, khoảng cách 2 khe a = 1 mm, khoảng cách hai khe tới màn D = 2 m. Chiếu bằng sáng trắng có bước sóng có bước sóng từ 0,39 μm đến 0,76μm. Khoảng cách gần nhất từ nơi có hai vạch màu đơn sắc khác nhau trùng nhau đến vân sáng trung tâm ở trên màn là

A. 1,64 mm B. 2,40 mm C. 3,24 mm D. 2,34 mm

Bài 2: Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,7 μm. Hai khe cách nhau 2 mm, màn hứng vân giao thoa cách hai khe 2 m. Tại điểm M cách vân trung tâm 3,3 mm có bao nhiêu ánh sáng đơn sắc cho vân sáng tại đó ?

A. 5 ánh sáng đơn sắc. B. 3 ánh sáng đơn sắc.

C. 4 ánh sáng đơn sắc. D. 2 ánh sáng đơn sắc.

Bài 3: Hai khe I-âng cách nhau 1 mm được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,76 μm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1 m. Tại điểm A trên màn cách vân trung tâm 2 mm có các bức xạ cho vân sáng có bước sóng

A. 0,40 μm; 0,50 μm và 0,66 μm. B. 0,44 μm; 0,50 μm và 0,66 μm.

C. 0,40 μm; 0,44 μm và 0,50 μm. D. 0,40 μm; 0,44 μm và 0,66 μm.

Bài 4: Thực hiện giao thoa ánh sáng qua khe I-âng, biết khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm, khoảng cachs từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là 2 m. Nguồn S phát ánh sáng trắng gồm vô số bức xạ đơn sắc có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,75 μm. Hỏi ở đúng vị trí vân sáng bậc 4 của bức xạ đỏ còn có bao nhiêu bức xạ cho vân sáng nằm trùng tại đó?

A. 3. B. 4. C. 5. D. 6.

Bài 5: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng đối với ánh sáng trắng khoảng cách từ 2 nguồn đến màn là 2 m, khoảng cách giữa 2 nguồn là 2 mm. Số bức xạ cho vân sáng tại M cách vân trung tâm 4 mm là

A. 4. B. 7. C. 6. D. 5.

Bài 6: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Trên màn, tại vị trí cách vân trung tâm 3 mm có vân sáng của các bức xạ với bước sóng

A. 0,48 μm và 0,56 μm. B. 0,40 μm và 0,60 μm.

C. 0,45 μm và 0,60 μm. D. 0,40 μm và 0,64 μm.

Bài 7: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Tại điểm M trên màn quan sát với MS1 – MS2 = 3 μm, số bức xạ cho vân sáng là

A. 3 B. 4 C. 2 D. 6

Bài 8:Trong thí nghiệm giao thoa I-âng, khoảng cách giữa hai khe là 0,9 mm, khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến màn là 1 m. Khe S được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm. Bức xạ đơn sắc nào sau đây không cho vân sáng tại điểm cách vân trung tâm 3 mm?

A. 450 nm. B. 650 nm. C. 540 nm. D. 675 nm.

Bài 9: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm. Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,76 μm còn có bao nhiêu vân sáng nữa của các ánh sáng đơn sắc khác?

A. 3. B. 8. C. 7. D. 4.

Bài 10: Trong thí nghiệm giao thoa I-âng với ánh sáng trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Tại vị trí vân sáng bậc 12 của ánh sáng tím 0,4 μm có thêm bao nhiêu vân sáng của các bức xạ khác và có vân sáng bậc mấy của ánh sáng lục?

A. 6, bậc 9. B. 5, bậc 9. C. 5, bậc 8. D. 6, bậc 8.

Bài 11: Trong thí nghiệm I- âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,76mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,6m. Chiếu đến hai khe ánh sáng trắng gồm vô số ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76μm. Tại vị trí vân sáng bậc 5 của ánh sáng tím còn có mấy bức xạ đơn sắc khác nữa?

A. 5. B. 3. C. 4. D. 2.

Bài 12: Thực hiện giao thoa ánh sáng qua khe I-âng, biết khoảng cách hai khe hẹp a = 2 mm, khoảng cách hai khe tới màn là D = 2 m. Nguồn phát ánh sáng gồm các bức xạ đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 0,4 μm đến 0,76 μm. Trên màn, tại điểm cách vân trung tâm 3,3 mm có bao nhiêu bức xạ cho vân tối?

A. 6. B. 3. C. 4. D. 5.

Bài 13: Thực hiện giao thoa ánh sáng qua khe I-âng, biết khoảng cách hai khe hẹp a = 1 mm, khoảng cách hai khe tới màn là D = 1 m. Nguồn phát ánh sáng gồm các bức xạ đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 0,4 μm đến 0,76 μm. Trên màn, tại điểm cách vân trung tâm 2 mm có vân tối của bức xạ?

A. 0,57 μm và 0,6 μm. B. 0,4 μm và 0,44 μm.

C. 0,6 μm và 0,76 μm. D. 0,44 μm và 0,57 μm.

Bài 14: Thực hiện giao thoa ánh sáng qua khe I-âng, biết khoảng cách hai khe hẹp a = 1 mm, khoảng cách hai khe tới màn là D = 2 m. Nguồn phát ánh sáng gồm các bức xạ đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 0,4 μm đến 0,76 μm. Bước sóng lớn nhất trong số các bức xạ cho vân tối tại điểm M, cách vân trung tâm 12 mm, là bao nhiêu ?

A. 0,685 μm. B. 735 μm. C. 0,635 μm. D. 0,706 μm.

Bài 15: Thực hiện giao thoa ánh sáng với thiết bị của I-âng, khoảng cách giữa hai khe a = 2 mm, từ hai khe đến màn D = 2 m. Người ta chiếu sáng hai khi bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76μm. Quan sát điểm M trên màn ảnh, cách vân sáng trung tâm 3,3 mm. Tại M bức xạ cho vân tối có bước sóng ngắn nhất bằng

A. 490 nm. B. 508 nm. C. 388 nm. D. 440 nm.

Đáp án