Giải SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8: Giao thoa sóng

- Ta biết rằng khi có hiện tượng giao thoa sóng, trong mỗi trường xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại xen kẽ với những điểm dao động với biên độ cực tiểu (đặc biệt khi hai nguồn dao động cùng biên độ thì những điểm này đứng yên).

- Đồng thời, vì năng lượng của dao động tỉ lệ thuận với cường độ sóng nên những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm tại đó, năng lượng hoặc cường độ sóng (cường độ sáng) có giá trị cực đại, tương ứng với vân sáng trong hiện tượng giao thoa ánh sáng. Còn những điểm đứng yên là những điểm tại đó cường độ sáng bằng không, là các vân tối.

Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8 (trang 54): Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng vân sẽ thay đổi thế nào khi ta thay nguồn sáng đơn sắc có bước sóng λ bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng là 1,2λ? Nếu khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát giữ cố định, ta phải thay đổi khoảng cách giữa hai khe như thế nào để khoảng vẫn lại có độ lớn như ban đầu?

Lời giải:

Ta có: $i=\frac{\lambda D}{a}$

Từ công thức ta thấy nếu λ tăng thành 1,2λ để giữ nguyên i thì phải tăng a thành 1,2a

Vận dụng SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8 (trang 54): Tìm hiểu và mô tả sơ lược hình ảnh nhận được trên màn khi ta sử dụng nguồn sáng trắng (như ánh sáng mặt trời) trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng.

Lời giải:

- Khi sử dụng nguồn ánh sáng trắng thì trên màn quan sát ta sẽ thấy được ở vân chính giữa là vân sáng màu trắng, trải dài về hai phía là các dải màu biến thiên liên tục từ tím đến đỏ (tím gần vân sáng trung tâm hơn, đỏ xa vân sáng trung tâm hơn).

Bài tập

Bài tập 1 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8 (trang 55): Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn kết hợp cùng pha, ta thấy tại một điểm cách hai nguồn các khoảng lần lượt là 20 cm và 12 cm, sóng có biên độ cực đại, đồng thời giữa điểm này và đường trung trực của hai nguồn có 4 dãy gồm những điểm dao động với biên độ cực đại. Biết tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Tính tần số của sóng.

Lời giải:

Ta có: d₂ − d₁ =kλ

Vì giữa điểm này và đường trung trực của hai nguồn có 4 dãy gồm những điểm dao động với biên độ cực đại nên 20 − 12 = 5λ ⇒ λ = 1,6cm

Ta có: $f=\frac{v}{\lambda }=\frac{40}{1,6}=25Hz$

Bài tập 2 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8 (trang 55): Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng thường được sử dụng để đo bước sóng của ánh sáng đơn sắc. Khi chiếu hai khe bằng một nguồn phát ánh sáng đơn sắc, ta thấy vẫn sáng thứ năm cách vẫn trung tâm là 2,8 cm. Biết hai khe đặt cách nhau 0,2 mm và cách màn một khoảng 1,5 m. Xác định bước sóng của ánh sáng được dùng trong thí nghiệm.

Lời giải:

- Vì ta thấy vẫn sáng thứ năm cách vẫn trung tâm là 2,8 cm nên 5i=2,8⇒i=0,56cm

- Bước sóng của ánh sáng được dùng trong thí nghiệm là: $\lambda =\frac{ai}{D}\Rightarrow \lambda =\frac{0,2.0,56}{1,5}=0,7467\mu m$

Bài tập 3 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 8 (trang 55): Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng một nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là 400 nm và 600 nm. Biết khoảng cách giữa hai khe là 0,2 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,5 m.

a) Tính khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ba cùng phía với vân trung tâm.

b) Vân trung tâm có màu gì? Tìm khoảng cách gần nhất của một vân cùng màu với vân trung tâm cho đến vân trung tâm này.

Lời giải:

a) Xét cùng một phía với vân trung tâm.

Vị trí vân sáng bậc ba của bước sóng 400 nm là: