Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xảy ra khi hai chùm sáng kết hợp với nhau khi chồng lên nhau tạo ra những nơi chúng củng cố lẫn nhau, còn những nơi chúng triệt tiêu nhau tạo ra những đám mây đen và sáng xen kẽ. là các vân giao thoa. Giờ chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm về hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì trong bài viết dưới đây. Bạn đang xem: Giao thoa ánh sáng là gì Hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xảy ra khi hai chùm sáng kết hợp với nhau khi chồng lên nhau tạo ra những nơi chúng củng cố lẫn nhau, còn những nơi chúng triệt tiêu nhau tạo ra những đám mây đen và sáng xen kẽ. là các vân giao thoa. Giờ chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm về hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì trong bài viết dưới đây. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì? Xét hai chùm ánh sáng phát có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Khi hai chùm sáng kết hợp với nhau sẽ giao thoa: Những nơi 2 sóng gặp nhau có cùng pha thì chúng củng cố nhau tạo nên các vân sáng.Trường hợp hai sóng gặp nhau nhưng ngược pha nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo ra mây đen.Nếu ánh sáng trắng giao thoa, hệ thống vân của các đèn đơn sắc khác nhau sẽ không trùng nhau: Ở chính giữa, các vân sáng gồm các ánh sáng đơn sắc khác nhau trùng nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng trung tâm (vân trung tâm).Ở hai bên của vân trung tâm, các vạch sáng khác nhau của các ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng nhau, chúng liền nhau và cho quang phổ có màu giống như cầu vồng.Giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm cho thấy ánh sáng có dạng sóng. Xem thêm: Top 6 Cách Để Đầu Tư Forex Như Thế Nào, Cách Giao Dịch Forex Hiệu Quả
Lý thuyết giao thoa ánh sáng 1. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
Nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng ánh sáng mà người quan sát được khi ánh sáng qua lỗ nhỏ hoặc gần mặt phẳng những vật trong suốt hoặc không trong suốt  - Đối với ánh sáng đơn sắc: được đặc trưng bởi tần số f: fđỏ ≠ ftím \( \to \lambda = \dfrac{c}{f}\) - Khi ánh sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường thì: f - không đổi \( \to \lambda ' = \dfrac{v}{f} = \dfrac{v}{{\dfrac{c}{{{\lambda _{ck}}}}}} = \dfrac{{{\lambda _{ck}}}}{n}\) 2. GIAO THOA ÁNH SÁNG - Thí nghiệm của I-âng + Giải thích: S đóng vai trò là một nguồn phát sóng truyền tới S1, S2 khi đó, S1S2 là hai nguồn phát sóng kết hợp (cùng tần số và có độ lệch pha không đổi) + Kết luận: Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. - Vị trí các vân giao thoa - khoảng vân Xét TN I-âng, với khoảng S1S2 = a, S1E = D, Bước sóng ánh sáng đơn sắc λ \(\left\{ \begin{array}{l}OM = x\\{d_2} - {d_1} = \dfrac{{{\rm{2ax}}}}{{{d_1} + {d_2}}}\end{array} \right.\) Xét \(x \ll D, \to \left\{ \begin{array}{l}{d_1} + {d_2} = 2D\\{d_2} - {d_1} = \dfrac{{{\rm{ax}}}}{D}\end{array} \right.\)
+ Vị trí vân sáng: \({d_2} - {\rm{ }}{d_1} = \dfrac{{{\rm{ax}}}}{D} = k\lambda \to {x_s} = k\dfrac{{\lambda D}}{a}\) Trong đó: k ℓà vân sáng bậc k (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3….) Chú ý: k = 0 là vân sáng trung tâm + Vị trí vân tối: \({d_2} - {\rm{ }}{d_1} = \dfrac{{{\rm{ax}}}}{D} = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)\lambda \to {x_t} = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)\dfrac{{\lambda D}}{a}\) Trong đó (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3 …). - Nếu k > 0: thì k ℓà vân tối thứ (k + 1) - Nếu k < 0 thì k ℓà vân tối thứ (-k) + Khoảng vân i: ℓà khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối ℓiên tiếp: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\) \( \to {x_s} = ki;{x_t} = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)i\) Trong đó:
+ Ứng dụng: Đo bước sóng ánh sáng \(\lambda = \dfrac{{ai}}{D}\)
+ Giữa $N$ vân sáng liên tiếp có $(N-1)$ khoảng vân + Khoảng cách từ vân sáng đến vân tối là $i/2$ + Vân tối thứ $k$ nằm giữa vân sáng thứ k và $(k-1)$ + Khi nhúng vào nước, khoảng vân giảm $n$ lần so với khi đặt ngoài không khí: \(i' = \dfrac{i}{n}\) ($n$ chiết suất tuyệt đối của nước) Video mô phỏng về vân giao thoa Sơ đồ tư duy về giao thoa ánh sáng - Vật lí 12
1/ Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:
Chùm Tia laze chiếu qua lỗ tròn nhỏ của màn chắn sáng, theo lý thuyết ta chỉ thu được một chấm trên màn quan sát (có đường kính bằng đường kính của lỗ tròn của màn chắn), tuy nhiên thực tế ta lại thu được một chấm sáng lan rộng hơn lỗ tròn Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng quan sát bằng mắt thường trong tự nhiên Nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản 2/ Hiện tượng giao thoa ánh sángThí nghiệm hiện tượng giao thoa ánh sáng
Nguồn sáng chiếu vào một khe hẹp (mục đích để lấy được tia sáng có kích thước nhỏ) tia sáng này bị nhiễu xạ (phát tán rộng ra) chiếu vào hai khe S1S2 cách nhau một khoảng a. Tại một màn quan sát cách hai khe S1S2 một khoảng D ta thu được các hệ vân sáng, vân tối xen kẽ nhau. Phóng to vùng giao thoa ánh sáng, quan sát ta thấy các vân sáng (vân mầu) được ngăn cách với nhau bằng những khoảng tối (vân tối) Trong vùng gặp nhau của hai chùm sáng lại xuất hiện những vạch tối chứng tỏ tại đó ánh sáng triệt tiêu nhau, những vạch sáng là những chỗ ánh sáng từ hai nguồn tăng cường lẫn nhau => chứng tỏ hai nguồn sáng phát sinh hiện tượng giao thoa. Thông qua hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và hiện tượng giao thoa ánh sáng bạn có thể kết luận được ánh sáng có tính chất sóng. 3/ Cách xác định vị trí các vân sáng, vân tối trên màn quan sát:Nguồn sáng S phát ra chùm sáng đi qua hai khe hẹp S1; S$_{2 Gọi}$
Chứng minh công thức giao thoa ánh sáng
d12 = S1H2 + AH2
a/ Vị trí vân sáng bậc k: \[x_{k}=k\dfrac{\lambda D}{a}\] khi k = 0 => x$_{k}$ = 0 => tại trung tâm (tại O) có một vân sáng, ta gọi vân sáng này là vân sáng trung tâm hay vân sáng chính giữa, từ vân trung tâm sẽ chia thành 2 phía (hệ các vân sáng (tối) phía trên và hệ các vân sáng (tối) phía dưới ứng với các giá trị ± của k)
b/ Vị trí vân tối thứ k + 1 \[{x'}_{k+1}=(k+\dfrac{1}{2})\dfrac{\lambda D}{a}\] Lưu ý: vân tối không có khái niệm bậc giao thoa3/ Khoảng vân trong giao thoa ánh sáng Khoảng vân giao thoa (khoảng vân i) là khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp hoặc 2 vân tối liên tiếp.
Công thức tính khoảng vân i: \[i=\dfrac{\lambda D}{a}\] 4/ Ứng dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng: \[i=\dfrac{\lambda D}{a}\] => \[\lambda =\dfrac{a.i}{D}\]
Bảng bước sóng của các ánh sáng đơn sắc Các màu đơn sắc khi chiếu trồng lên nhau tại một điểm sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau gọi là sự pha trộn màu sắc như bảng dưới. Khi ánh sáng đơn sắc truyền từ chân không hoặc không khí vào các môi trường khác nhau thì tần số của ánh sáng là không đổi chỉ có vận tốc của ánh sáng trong các môi trường đó là thay đổi. Hay nói cách khác chiết suất của môi trường với ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. Thử tài của bạn? khi một ánh sáng màu đỏ truyền vào trong một môi trường nước màu xanh (blue) thì ta sẽ quan sát được mầu gì? 5/ Giao thoa ánh sáng trắngThí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng
Thí nghiệm ánh sáng dùng trong khe Yâng (Young) là ánh sáng đơn sắc nếu là ánh sáng trắng ta cũng thu được các hệ vân sáng tối xen kẽ nhau, nhưng phức tạp hơn rất nhiều, tuy nhiên vân trung tâm vẫn là vân sáng (cụ thể là ánh sáng trắng) Xem thêm: nguồn: vật lý phổ thông ôn thi quốc gia |
