Giải bài tập Chương 1.Giao thoa ánh sáng - Vật lý đại cương 3

UN
Uni24h
0 downloads
45
0
Has solution

Document content

Trang 1

Chương 1. Giao thoa ánh sáng Bài tập: 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.14, 1.19, 1.21, 1.22, 1.24, 1.25, 1.27, 1.28, 1.32, 1.34, 1.35 (sách bài tập VLĐC tập 3)

Trang 2

Chú ý Bắt đầu từ tuần sau: + Bài tập các em nộp bài trên Team . Chọn Assignments (Bài tập), chọn Add work, ấn Turn in. + Nếu không nộp sẽ bị đánh giá không làm bài. Trừ 0,25 điểm/2lần vào điểm giữa kỳ. + Trước giờ bài tập, chấm ngẫu nhiên để lấy điểm cộng (0,5 điểm, hoặc 0,25 điểm, hoặc không cộng). + Trong giờ bài tập, các bạn trình bày bài tập được cộng điểm (0,5 điểm/lần).

Trang 3

Chương 1. Giao thoa ánh sáng Tóm tắt công thức • Hiệu quang lộ ∆𝑳 = 𝒏 𝒅𝟐 − 𝒅𝟏 mà 𝒅 − 𝒅 = 𝒂𝒙 𝟐 𝟏 𝑫 Vân sáng Vân tối ax  ax 1  Giao thoa L  n s  k L  n t  (k  ) D D 2 khe Young D 1 D x  k x  (k  ) s na t 2 na k  0,1,2..... D Khoảng vân i  x (k 1) x (k)  s s na

Trang 4

BÀI 1.2. Khoảng cách giữa hai khe trong máy giao thoa Young a = 1mm. Khoảng cách từ màn quan sát tới mặt phẳng chứa hai khe D = 3m. Khi toàn bộ hệ thống đặt trong không khí, người ta đo được khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là i = 1,5mm. a. Xác định bước sóng của ánh sáng tới b. Xác định vị trí vân sáng thứ 3 và vân tối thứ 4 c. Đặt trước một trong hai khe sáng một bản mỏng phẳng có hai mặt song song, chiết suất n = 1,5, bề dày e = 10m. Xác định độ dịch chuyển của hệ thống vân giao thoa trên màn quan sát. d. Trong câu hỏi c. nếu đổ đầy nước (n’ = 1,33) vào khoảng cách giữa màn quan sát và mặt phẳng chứa hai khe thì hệ thống vân giao thoa có gì thay đổi? Hãy tính khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp trong trường hợp

Trang 5

Hướng dẫn giải bài 1.2 a. Ta có hệ đặt trong không khí nên D  ai i     0,5.106 m a D b. Vị trí vân sáng thứ 3: 𝒙𝒔𝟑 = 𝟑𝒊 = 𝟒,𝟓𝒎𝒎 Vị trí vân tối thứ 4: 𝒙 = (𝟑 + 𝟏)𝒊 = 𝟓,𝟐𝟓𝒎𝒎 e 𝒕𝟒 𝟐 c. Hiệu quang lộ ∆𝑳 = 𝒅𝟐 − 𝒅𝟏 − 𝒆 + 𝒏𝒆 = (𝒅 − 𝒅 ) − (𝒏 − 𝟏)𝒆 n 𝟐 𝟏 =𝒂𝒙 − 𝐧 − 𝟏 𝐞 𝑫 tại A là vân sáng D (n1)eD L  k x'  k  s a a

Trang 6

Hướng dẫn giải bài 1.2 D n Mà x  k s a Vậy hệ thống vân dịch chuyển về phía khe bị chắn bởi bản mặt song song Chú ý: Khoảng vân không thay đổi trong trường hợp này d, Khi đã đặt bản mặt song song phía sau S1 nhưng chưa đổ nước, khoảng vân là D i  a • Khi đặt bản mặt song song phía sau S1 và đổ nước vào giữa màn quan sát và màn H

Trang 7

Hướng dẫn giải bài 1.2 Hiệu quang lộ e ∆𝑳 = 𝒏′𝒅 − 𝒏′ 𝒅 − 𝒆 + 𝒏𝒆 𝟐 𝟏 = 𝒏′(𝒅 − 𝒅 ) − (𝒏 − 𝒏′)𝒆 𝟐 𝟏 =𝒏′ 𝒂𝒙 − 𝐧 − 𝒏′ 𝐞 n 𝑫 tại A là vân sáng n’  D (nn')eD L  k x'  k  s n'a n'a D  i'  x '(k 1) x '(k)  1,13mm  i s s n'a Các vân sít lại gần nhau hơn so với đặt trong không khí

Trang 8

BÀI 1.3. Để đo bề dày của một bản mỏng trong suốt, người ta đặt bản trước một trong hai khe của máy giao thoa Young. Ánh sáng chiếu vào hệ thống có bước sóng  = 0,6m. Bản mỏng có n = 1,5. Người ta quan sát thấy vân sáng chính giữa bị dịch chuyển về vị trí của vân sáng thứ năm (ứng với lúc chưa đặt bản). Xác định bề dày của bản.

Trang 9

Hướng dẫn giải bài 1.3 • Khi chưa đặt bản mỏng phía sau S1 D i  a • Khi đặt bản mỏng phía sau S1 Tương tự ý c. bài 1.2 Vị trí mới của vân sáng thứ k là D (n1)eD x'  k  s a a Vị trí mới của vân sáng trung tâm là (n1)eD D  e = 6m x'   5i  5 s0 a a

Trang 10

BÀI 1.4. Để đo chiết suất của khí clo người ta làm thí nghiệm sau: Trên đường đi của chùm tia sáng do một trong hai khe của máy giao thoa Young phát ra, người ta đặt một ống thủy tinh dài d = 2cm có đáy phẳng và song song với nhau. Lúc đầu trong ống chứa không khí, sau đó thay không khí bằng khí clo, người ta quan sát thấy hệ thống vân dịch chuyển đi một đoạn bằng 20 lần khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp (tức 20 lần khoảng vân). Toàn bộ thí nghiệm được thực hiện trong buồng yên tĩnh, trong không khí và được giữ ở một nhiệt độ không đổi. Máy giao thoa được chiếu bằng ánh sáng vàng có bước sóng  = 0,589m. Chiết suất của không khí n = 1,000276. Tìm chiết suất n’ của khí clo.

Trang 11

Hướng dẫn giải bài 1.4  Khi hệ đặt trong không khí, trong ống cũng là không khí D i  na  Khi hệ đặt trong không khí, trong ống là khí clo thì hiệu quang lộ ∆𝑳 = 𝒏𝒅 − 𝒏 𝒅 − 𝒅 + 𝒏′𝒅 𝟐 𝟏 d = n(𝒅𝟐 − 𝒅𝟏) − (𝒏′ − 𝒏)𝒅 =𝒏𝒂𝒙 − 𝐧′ − 𝒏 𝒅 𝑫 tại A là vân sáng n’ D (n'n)dD x'  k  s na na n

Trang 12

Hướng dẫn giải bài 1.4 D i  na D (n'n)dD x'  k  s na na d Hệ thống vân dịch chuyển 20 khoảng vân n’ D (n'n)dD 20  na na n n’ =1,000865

Trang 13

BÀI 1.5. Hai khe sáng trong máy giao thoa Young cách nhau a = 1mm được chiếu sáng bởi một chùm tia sáng đơn sắc. Màn quan sát giao thoa được đặt cách mặt phẳng của hai khe một khoảng D = 2m. Bề rộng của 6 vân liên tiếp đo được là 7,2mm. a. Tính bước sóng của ánh sáng tới b. Tính sai số có thể mắc phải khi đo bước sóng, biết rằng sai số của phép đo khoảng cách giữa hai khe và bề rộng của 6 vân sáng đều bằng 1/20mm c. Xác định độ dịch chuyển của hệ thống vân, nếu trước một trong hai khe sáng có đặt một bản mặt song song, mỏng, trong suốt, dày 0,02mm, chiết suất n = 1,5.

Trang 14

Hướng dẫn giải bài 1.5 a. Bề rộng của 6 vân liên tiếp là 6i D l  i     0,6.106 m a 6 b. Ta có: ai   D  a i D      a i D D a 1/20    mà  0;  ;  0,569    0,034 m D a 1  i (6i) l 1/20    i 6i l 7,2 (n1)eD c. Tương tự ý c. bài 1.2. Hệ thống vân dịch chuyển: x   0,02m a

Trang 15

Chương 1. Giao thoa ánh sáng Tóm tắt công thức Vân giao thoa cùng độ dày trên bản mỏng Bản hình nêm Vân Newton Hiệu quang lộ (góc tới i1 = 00) Nêm đặt trong môi trường có chiết Nêm đặt trong môi trường có suất nhỏ hơn chiết suất của nêm chiết suất lớn hơn chiết suất  (nêm thủy tinh, màng xà phòng…) của nêm (nêm không khí) L  2d  2 Hiệu quang lộ Hiệu quang lộ (góc tới i = 00) 1   L  2d (n2 sin2 i )  L  2d  1 2 2  i  00  L  2dn 1 2

Trang 16

Chương 1. Giao thoa ánh sáng Điều kiện cực đại, cực tiểu giao thoa Cực đại giao thoa L  L  k 2 1 1 Cực tiểu giao thoaL  L  (k  ) 2 1 2 Vân của màng xà phòng, nêm Vân của nêm không khí (i = 00) Vân tròn Newton 1 thủy tinh (i1 = 00)     d  k ; d  k ; d  (k 1)  k' ; tk tk 2 tk 2n 2n 2 (k  0,1,2...) (k  0,1,2...) (k  1,0,1,2...;k' 0,1,2...) 1  1  1  d  (k  ) ; d  (k  ) ; d  (k  ) ; sk sk 2 2 sk 2 2n 2 2 (k 1,2,3...) (k 1,2,3...) (k  0,1,2....)   r  R k Khoảng vân i = Khoảng vân i = tk 𝟐𝒏𝜶 𝟐𝜶

Trang 17

BÀI 1.14. Chiếu một chùm ánh sáng trắng xiên một góc 450 lên một màng nước xà phòng. Tìm bề dày nhỏ nhất của màng để những tia phản chiếu có màu vàng. Cho biết bước sóng của ánh sáng vàng là 0,6m. Chiết suất của bản là n = 1,33.

Trang 18

Hướng dẫn giải bài 1.14 • Hiệu quang lộ của 2 tia sáng phản xạ ở hai mặt của màng xà phòng là:  L  2d (n2 sin2 i )  1 2 • Để tia phản chiếu có màu vàng thì ánh sáng có màu vàng trong ánh sáng trắng phải thỏa mãn điều kiện cực đại giao thoa L = k    2d (n2 sin2 i )   k 1 2 1   d  (k  ) 2 2 (n2 sin2 i ) 1 Với k = 0, 1, 2……

Trang 19

Hướng dẫn giải bài 1.14 • Nhận thấy dmin  k = 0 1  d  ( ) min 2 2 (n2 sin2 i ) 1 • Thay số n = 1,33;  = 6.10-7m; i = 450 1 • dmin = 0,133. 10-6m

Trang 20

BÀI 1.19. Chiếu một chùm tia sáng song song ( = 0,6m) lên một màng xà phòng (chiết suất bằng 1,3) dưới góc tới 300. Hỏi bề dày nhỏ nhất của màng phải bằng bao nhiêu để chùm tia phản xạ có: - Cường độ sáng cực tiểu - Cường độ sáng cực đại

Showing the first 20 pages. Download the document to see it all.

Comments (0)

Sign in to join the discussion

No comments yet. Be the first!