Bài soạn Vật lý lớp 10 - Tiết 40: Giao thoa ánh sáng

Ngày soạn:16/01/2009 Ngày dạy :18/01/2009 Tiết 40. GIAO THOA ÁNH SÁNG I. Mục tiêu. 1. Kiến thức: - Mô tả được thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng và thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng. - Viết được các công thức cho vị trí của các vân sáng, tối và cho khoảng vân i. - Nhớ được giá trị phỏng chưng của bước sóng ứng với vài màu thông dụng: đỏ, vàng, lục. - Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng. 2. Kĩ năng : Giải được bài toán về giao thoa với ánh sáng đơn sắc. II. Chuẩn bị. 1. Giáo viên : 2. Học viên : Ôn lại bài 8: Giao thoa sóng. III. Tiến trình giảng dạy. 1. Ổn định tổ chức. 2. Kiểm tra bài cũ. 3. Đặt vấn đề. 4. Bài mới. Hoạt động 1 (14 phút): Tìm hiểu về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học viên Nội dung - Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. S O D D’ - O càng nhỏ ® D’ càng lớn so với D. - Nếu ánh sáng truyền thẳng thì tại sao lại có hiện tượng như trên? ® gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng ® đó là hiện tượng như thế nào? - Chúng ta chỉ có thể giải thích nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, hiện tượng này tương tự như hiện tượng nhiễu xạ của sóng trên mặt nước khi gặp vật cản. - HV ghi nhận kết quả thí nghiệm và thảo luận để giải thích hiện tượng. - HV ghi nhận hiện tượng. - HV thảo luận để trả lời. I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng - Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. - Mỗi ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định. Hoạt động 2 ( 22 phút): Tìm hiểu hiện tượng giao thoa ánh sáng A B O L M F1 F2 F K Đ Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học viên Nội dung - Mô tả bố trí thí nghiệm Y-âng Vân sáng Vân tối - Hệ những vạch sáng, tối ® hệ vận giao thoa. - Y/c Hv giải thích tại sao lại xuất hiện những vân sáng, tối trên M? - Trong thí nghiệm này, có thể bỏ màn M đi được không? - Vẽ sơ đồ rút gọn của thí nghiệm Y-âng. A B O M F1 F2 H x D d1 d2 I a - Lưu ý: a và x thường rất bé (một, hai milimét). Còn D thường từ vài chục đến hàng trăm xentimét, do đó lấy gần đúng: d2 + d1 » 2D - Để tại A là vân sáng thì hai sóng gặp nhau tại A phải thoả mãn điều kiện gì? - Làm thế nào để xác định vị trí vân tối? - Lưu ý: Đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa. - GV nêu định nghĩa khoảng vân. - Công thức xác định khoảng vân? - Tại O, ta có x = 0, k = 0 và d = 0 không phụ thuộc l. - Quan sát các vân giao thoa, có thể nhận biết vân nào là vân chính giữa không? - Y/c HV đọc sách và cho biết hiện tượng giao thoa ánh sáng có ứng dụng để làm gì? - HV đọc Sgk để tìm hiểu kết quả thí nghiệm. - HV ghi nhận các kết quả thí nghiệm. - Kết quả thí nghiệm có thể giải thích bằng giao thoa của hai sóng: + Hai sóng phát ra từ F1, F2 là hai sóng kết hợp. + Gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau. - Không những “được” mà còn “nên” bỏ, để ánh sáng từ F1, F2 rọi qua kính lúp vào mắt, vân quan sát được sẽ sáng hơn. Nếu dùng nguồn laze thì phải đặt M. - HV dựa trên sơ đồ rút gọn cùng với GV đi tìm hiệu đường đi của hai sóng đến A. - Tăng cường lẫn nhau hay d2 – d1 = kl ® với k = 0, ± 1, ±2, - Vì xen chính giữa hai vân sáng là một vân tối nên: d2 – d1 = (k’ + )l với k’ = 0, ± 1, ±2, - Ghi nhận định nghĩa. ® - Không, nếu là ánh sáng đơn sắc ® để tìm sử dụng ánh sáng trắng. - HV đọc Sgk và thảo luận về ứng dụng của hiện tượng giao thoa. II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng 1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng - Ánh sáng từ bóng đèn Đ ® trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu. - Đặt kính màu K (đỏ) ® trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau. - Giải thích: Hai sóng kết hợp phát đi từ F1, F2 gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau: + Hai sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau ® vân sáng. + Hai sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau ® vân tối. 2. Vị trí vân sáng Gọi a = F1F2: khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp. D = IO: khoảng cách từ hai nguồn tới màn M. l: bước sóng ánh sáng. d1 = F1A và d2 = F2A là quãng đường đi của hai sóng từ F1, F2 đến một điểm A trên vân sáng. O: giao điểm của đường trung trực của F1F2 với màn. x = OA: khoảng cách từ O đến vân sáng ở A. - Hiệu đường đi d - Vì D >> a và x nên: d2 + d1 » 2D ® - Để tại A là vân sáng thì: d2 – d1 = kl với k = 0, ± 1, ±2, - Vị trí các vân sáng: k: bậc giao thoa. - Vị trí các vân tối với k’ = 0, ± 1, ±2, 3. Khoảng vân a. Định nghĩa: (Sgk) b. Công thức tính khoảng vân: c. Tại O là vân sáng bậc 0 của mọi bức xạ: vân chính giữa hay vân trung tâm, hay vân số 0. 4. Ứng dụng: - Đo bước sóng ánh sáng. Nếu biết i, a, D sẽ suy ra được l: Hoạt động 3 ( 8 phút): Tìm hiểu về bước sóng và màu sắc Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học viên Nội dung - Y/c HV đọc Sgk và cho biết quan hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng? - Hai giá trị 380nm và 760nm được gọi là giới hạn của phổ nhìn thấy được ® chỉ những bức xạ nào có bước sóng nằm trong phổ nhìn thấy là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt được màu sắc. - Quan sát hình 25.1 để biết bước sóng của 7 màu trong quang phổ. - HV đọc Sgk để tìm hiểu. III. Bước sóng và màu sắc 1. Mỗi bức xạ đơn sắc ứng với một bước sóng trong chân không xác định. 2. Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có: l = (380 ¸ 760) nm. 3. Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến ¥. Hoạt động 4 ( 1 phút): Giao nhiệm vụ về nhà. - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HV chuẩn bị bài sau.