Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
• Giải Vật Lí Lớp 12
• Giải Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao

Giải Sách Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 25: Giao thoa ánh sáng giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Bài 25.1, 25.2, 25.3, 25.4, 25.6 trang 67 Sách bài tập Vật Lí 12:

25.1. Hai nguồn sáng nào dưới đây là hai nguồn sáng kết hợp ?

A. Hai ngọn đèn đỏ.

B. Hai ngôi sao.

C. Hai đèn LED lục.

D. Hai ảnh thật của cùng một ngọn đèn xanh qua hai thấu kính hội tụ khác nhau.

25.2. Trong thí nghiệm với khe Y-âng, nếu dùng ánh sáng tím có bước sóng 0,4 μm thì khoảng vân đo được là 0,2 mm. Hỏi nếu dùng ánh sáng đỏ có bước sóng 0,7 μm thì khoảng vân đo được sẽ là bao nhiêu ?

A. 0,3 mm.        B. 0,35 mm.        C. 0,4 mm.        D. 0,45 mm.

25.3. Ánh sáng đơn sắc màu lam – lục, có tần số bằng bao nhiêu ?

A. 6.1012 Hz.        B. 6.1013 Hz.        C. 6.1014 Hz.        D. 6.1015 Hz.

25.4. Trong các thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, khoảng vân i được tính bằng công thức nào ?

25.5. Hãy chọn phương án đúng.

Nếu làm thí nghiệm Y-âng với ánh sáng trắng thì:

A. Chỉ quan sát được vài vân bậc thấp có màu sắc, trừ vân số 0 vẫn có 1 màu trắng.

B. Hoàn toàn không quan sát được vân.

C. Vẫn quan sát được vân, không khác gì vân của ánh sáng đom sắc.

D. Chỉ thấy các vân sáng có màu sắc mà không thấy vân tối nào.

25.6. Khi xác định bước sóng một bức xạ màu da cam, một học sinh đã tìm được giá trị đúng là

A. 0,6 μm.        B. 0,6 mm.        C. 0,6 nm.        D. 0,6 cm.

Lời giải:

25.1	25.2	25.3	25.4	25.5	25.6
D	B	C	B	A	A

Bài 25.7, 25.8, 25.9, 25.10, 25.11 trang 68 Sách bài tập Vật Lí 12:

25.7. Thực hiện thí nghiêm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc màu lam, ta I quan sát được hệ vân giao thoa trên màn. Nếu thay ánh sáng màu lam bằng ánh sáng đơn sắc màu vàng và các điều kiộn khác của thí nghiệm được giữ nguyên thì

A. khoảng vân giảm xuống.

B. vị trí vân trung tâm thay đổi.

C. khoảng vân tăng lên.

D. khoảng vân không thay đổi.

25.8. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Nếu tại điểm M trên màn quan sát có vân tối thứ ba (tính từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe S₁, S₂ đến M có độ lớn bằng

A. 2λ.        B. 1,5λ.        C. 3λ.        D. 2,5λ.

25.9. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 0,6 mm. Khoảng vân trên màn quan sát đo được là 1 mm. Từ vị trí ban đầu, nếu tịnh tiến màn quan sát một đoạn 25 cm lại gần mặt phẳng chứa hai khe thì khoảng vân mới trên màn là 0,8 mm. Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là

A. 0,50 μm.        B. 0,48 μm.        C. 0,64 μm.        D. 0,45 μm.

25.10. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe sáng được chiếu bằng ánh sáng 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 của các ánh sáng đơn sắc khác ?

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

25.11. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm ; khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng λ₁ = 450 nm và λ₂ = 600 nm. Trên màn quan sát, gọi M, N là hai điểm ở cùng một phía so với vân trung tâm và cách vân trung tâm lần lượt là 5,5 mm và 22 mm. Trên đoạn MN, số vị trí vân sáng trùng nhau của hai bức xạ là

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

Lời giải:

25.7	25.8	25.9	25.10	25.11
C	D	B	A	D

Bài 25.12, 25.13, 25.14, 25.15 trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12:

25.12. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng đồng thời phát hai bức xạ đơn sắc, trong đó bức xạ màu đỏ có bước sóng 720 nm, bức xạ màu lục có bước sóng X (có giá trị nằm trọng khoảng từ 500 nm đến 575 nm). Trên màn quan sát, giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung tâm, có 8 vân sáng màu lục. Giá trị của λ là

A. 500 nm.        B. 520 nm.        C. 540 nm.        D. 560 nm.

25.13.Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng 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 hai 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.

25.14. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 2 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,2 m. Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng hỗn hợp 500 nm và 660 nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn. Biết vân chính giửa (trung tâm) ứng với hai bức xạ trên trùng nhau. Khoảng cách từ vân chính giữa đến vân gần nhất cùng màu với vân chính giữa là

A. 9,9 mm.        B. 19,8 mm.

C. 29,7 mm.        D. 4,9 mm.

25.15. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khe S đồng thời phát ra ba bức xạ đơn sắc có bước sóng là λ₁ = 0,42 μm ; λ₂ = 0,56 μm và λ₃ = 0,63 μm. Trên màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm, nếu vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng, thì số vân sáng quan sát được sẽ là

A. 27.        B. 23.        C. 26.        D. 21.

Lời giải:

25.12	25.13	25.14	25.15
D	B	A	D

Bài 25.16 trang 69 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một thí nghiệm với hai khe Y-âng, hai khe hẹp F₁, F₂ cách nhau một khoảng a = 1,2 mm, màn M để hứng vân giao thoa ở cách mặt phẳng chứa F₁, F₂ một khoảng D = 0,9 m. Người ta quan sát được 9 vân sáng. Khoảng cách giữa trung điểm hai vân sáng ngoài cùng là 3,6 mm. Tính bước sóng λ của bức xạ.

Lời giải:

Khoảng vân là i = 3,6/(9 – 1) = 4,5mm

Từ công thức i = λD/a suy ra

Bài 25.17 trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Một người dùng thí nghiệm Y-âng để đo bước sóng của một chùm sáng đơn sắc. Ban đầu, người ấy chiếu sáng khe nguồn bằng một đèn natri, thì quan sát được 8 vân sáng. Đo khoảng cách giữa tâm hai vân ngoài cùng, kết quả đo được là 3,3 mm. Sau đó, thay đèn natri bằng nguồn phát bức xạ λ thì quan sát được 9 vân,mà khoảng cách giữa hai vân ngoài cùng là 3,37 mm. Tính bước sóng λ, biết bước sóng λ₀ của natri là 589 nm.

Lời giải:

Với λ₀, ta có i₀ = 3,3/(8 – 1) = 3,3/7 mm

Với λ ta có i = 3,37/(9 – 1) = 3,37/8 mm

Do đó ta có

Bài 25.18 trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe F₁, F₂ cách nhau 1,2 mm và cách màn quan sát 0,8 m. Bước sóng của ánh sáng là 546 nm.

a) Tính khoảng vân.

b) Tại hai điếm M₁, M₂ lần lượt cách vân chính giữa 1,07 mm và 0,91 mm có vân sáng hay vân tối thứ mấy, kể từ vân chính giữa ?

Lời giải:

a) Theo bài ra ta có

b) Tại M₁: x = 1,07mm = 1,07.i/0,364 = 3i

Vậy tại M₁ có vân sáng thứ 3

Tại M₂: x₂ = 0,91mm = 0,91.i/0,364 = 2,5i = (3 – 1/2)i

Vậy tại M₂ có vân tối thứ 3

Bài 25.19 trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Một người dự định làm thí nghiệm Y-âng với bức xạ vàng λ = 0,59 μm của natri. Người ấy đặt màn quan sát cách mặt phẳng của hai khe một khoảng D = 0,6 m và dự định thu được một hệ vân có khoảng vân i = 0,4 mm.

a) Hỏi phải chế tạo hai khe F₁, F₂ cách nhau bao nhiêu ?

b) Sau khi làm được hai khe và tiến hành thí nghiệm, người ấy quan sát được 7 vân sáng nhưng khoảng cách giữa hai vân ngoài cùng chỉ đo được 2,1 mm. Hỏi khoảng cách đúng của hai khe F₁, F₂ là bao nhiêu ?

Lời giải:

Khoảng cách dự kiến α₀ của hai khe:

b) Khoảng cách thực của hai khe

Bài 25.20 trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Một tấm nhôm mỏng, trên có rạch hai khe hẹp song song F₁, F₂, đặt trước một màn M, cách một khoảng D = 1,2 m. Đặt giữa màn và hai khe một thấu kính hội tụ, người ta tìm được hai vị trí của thấu kính, cách nhau một khoảng d = 72 cm cho ta ảnh rõ nét của hai khe trên màn. Ở vị trí mà ảnh lớn hơn thì khoảng cách giữa hai ảnh F₁, F₂ là 3,8 mm. Bỏ thấu kính đi rồi chiếu sáng hai khe bằng một nguồn điểm S phát ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 656 nm. Tính khoảng cách i giữa hai vân giao thoa trên màn

Lời giải:

Gọi d₁, d’₁ và d₂, d’₂ lần lượt là các khoảng cách từ hai khe đến thấu kính và từ thấu kính đến màn ở hai vị trí của thấu kính. Ta có :

d₁ + d’₁ = d₂ + d’₂ = D = 1,2 m = 120 cm và d₂ – d₁ =72 cm.

Theo tính chất trở lại ngược chiều của ánh sáng, ta biết rằng : d’₁ = d₂ và d’₂ = d₁

Do đó : d’₁ – d₁ = d₂ – d’₂ = d = 72 cm.

Ở một trong hai vị trí của thấu kính thì ảnh lớn hơn vật, còn ở vị trí kia thì ảnh nhỏ hơn. Mà ảnh lớn hơn vật khi d’ > d. Vậy, ở vị trí thứ nhất thì ảnh lớn hơn và ta có :

d’₁ – d₁ = 72 ; 2d’₁ = 120 + 72 ⇒ d’₁ = 96 cm

d₁ = 120 – 96 = 24 cm và

= 4

Khoảng cách giữa hai khe là :

Bài 25.21 trang 70 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một thí nghiệm Y-âng, hai khe F₁, F₂ cách nhau một khoảng a = 1,8 mm. Hệ vân được quan sát qua một kính lúp, trong đó có một thước đo cho phép ta đo các khoảng vân chính xác tới 0,01 mm (gọi là thị kính trắc vi). Ban đầu, người ta đo được 16 khoảng vân và được giá trị 2,4 mm. Dịch chuyển kính lúp ra xa thêm 30 cm cho khoảng vân rộng thêm thì đo được 12 khoảng vân và được giá trị 2,88 mm. Tính bước sóng của bức xạ.

Lời giải:

Gọi D là khoảng cách từ màn mang hai khe F₁, F₂ đến mặt phẳng tiêu vật của kính lúp, ở vị trí thứ nhất, và D + 30 là khoảng cách ở vị trí thứ hai. Ta có hai phương trình :

Giải ra ta được : D = 50 cm và λ = 0,54 μm.

Bài 25.22 trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách a giữa hai khe F₁, F₂ là 2 mm, khoảng cách D từ F1, F2 tới màn quan sát là 1,2 m. Nguồn điểm phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc, bước sóng lần lượt là λ₁ = 660 nm và λ₂ = 550 nm.

a) Tính khoảng cách i
₁ giữa hai vân sáng màu đỏ (λ
₁) và khoảng cách i
₂ giữa hai vân sáng màu lục (λ
₂)

b) Tính khoảng cách từ vân chính giữa đến vân sáng đầu tiên trên màn cùng màu với nó.

Lời giải:

Với bức xạ đỏ, λ₁ = 660 nm = 0,66 μm

i₁ = 0,396mm

Với bức xạ lục – vàng, λ₂ = 550 nm = 0,55 μm

i₂ = 0,33mm

b) Vân chính giữa ứng với k = 0 là chung cho cả hai bức xạ, tức là tại đó cả hai bức xạ cùng cho vân sáng và vân có màu là màu hỗn hợp của màu đỏ và màu lục, tức là màu vàng – da cam.

Vân đầu tiên cùng màu với vân này ở tại điểm A cách tâm O của vân chính giữa một khoảng X = OA sao cho : x=i₁k₁ = i₂k₂ hay là 0,396k₁ = 0,33k₂ ;

với k₁, k₂ là hai số nguyên.

Ta nhận thấy : 6k₁ = 5k₂.

Vậy giá trị nhỏ nhất của k₁ là 5 và của k₂ là 6, tức là :

OA = 0,396.5 = 0,33.6 = 1,98 mm

Bài 25.23 trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Một nguồn sáng điểm phát đồng thời một bức xạ đơn sắc màu đỏ, bước sóng λ₁ = 640 nm và một bức xạ màu lục, chiếu sáng hai khe Y-âng. Trên màn quan sát, người ta thấy giữa hai vân sáng cùng màu với vân chính giữa có 7 vân màu lục. Hỏi :

– Giữa hai vân sáng nói trên có bao nhiêu vân màu đỏ ?

– Bước sóng của bức xạ màu lục là bao nhiêu ?

Lời giải:

Giữa hai vân sáng cùng màu với vân chính giữa có 7 vân sáng màu lục, giữa 7 vân màu lục này có 6 khoảng vân màu lục cộng thêm hai khoảng nữa từ hai vân ở hai đầu đến hai vân trùng với vân màu đỏ.

Vậy, có tất cả 6 + 2 = 8 khoảng vân màu lục i_l

Giữa hai vân sáng cùng màu với vân chính giữa lại có một số nguyên lần khoảng vân i_đ màu đỏ, tức là ta có : 8i_l = ki_đ

k phải là một số nguyên và nguyên tố cùng số 8.

Mà i_đ lại lớn hơn i_l nên k chỉ có thể là 3, 5 hoặc 7.

k = 3. Ta có 8i_l = 3i_đ hay là 8λ_l = 3λ_đ (vì i tỉ lệ thuận với λ)

Do đó : λ_l = 3λ_đ/8 = 3.640/8 = 240 nm.

Bức xạ này ở trong miền tử ngoại (loại).

k = 5 Làm tương tự ta cũng được :

λ_l = 5λ_đ/8 = 5.640/8 = 400 nm.

Bức xạ này có màu tím nên cũng không chấp nhận được.

k = 7; λ_l = 7λ_đ/8 = 7.640/8 = 560 nm.

Bức xạ này đúng là có màu lục. Vậy :

– Giữa hai vân sáng nói trên có 7 – 1 vân màu đỏ.

– Bước sóng của bức xạ lục là 560 nm.

Bài 25.24 trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe F₁, F₂ là 1,2 mm, các vân được quan sát qua một kính lúp, tiêu cự f = 4 cm, đặt cách mặt phẳng của hai khe một khoảng L = 40 cm. Trong kính lúp người ta đếm được 15 vân sáng. Khoảng cách giữa tâm của hai vân sáng ngoài cùng đo được là 2,1 mm.

a) Tính góc trông khoảng vân i và bước sóng của bức xạ.

b) Nếu đặt toàn bộ dụng cụ trong nước, có chiết suất n = 4/3 thì khoảng cách giữa hai vân nói trên sẽ là bao nhiêu ?

Lời giải:

a) Khi quan sát vân bằng kính lúp thì ta trông thấy ảnh của hệ vân nằm trên mặt phẳng tiêu vật của kính lúp và ảnh đó ở xa vô cùng (H.25.1G).

Ta thấy α = tanα = i/f = 12,5′

Khoảng cách từ hai khe tới mặt phẳng của các vân : D = L – f = 40 – 4 = 36 cm = 0,36 m.

Bước sóng của bức xạ là :

b) Trong môi trường chiết suất n, tốc độ ánh sáng giảm n lần nhưng tần số không đổi, do đó bước sóng và khoảng vân i giảm n lần.

Ta có:

và khoảng cách giữa hai vân nói trên thành 1,575 mm

Bài 25.25 trang 71 Sách bài tập Vật Lí 12: Một khe hẹp F phát ánh sáng trắng chiếu sáng hai khe song song F₁, F₂ cách nhau 1,5 mm. Màn M quan sát vân giao thoa cách mặt phảng của hai khe một khoảng D = 1,2 m.

a) Tính các khoảng vân i₁ và i₂ cho bởi hai bức xạ giới hạn 750 nm và 400 nm của phổ khả kiến.

b) Ở điểm A trên màn M, cách vân chính giữa 2 mm có vân sáng của những bức xạ nào và vân tối của những bức xạ nào ?

Lời giải:

a) Với λ₁ = 750 nm = 0,75 μm thì i₁ = 0,6mm.

Với λ₂ = 400 nm = 0,4 μm thì i₂ = 0,32mm.

b) Đặt X = OM = ki = kλD/a thì bức xạ nào ứng với k nguyên sẽ cho vân sáng, bức xạ ứng với k nửa nguyên cho vân tối.

Do λ chỉ ở trong khoảng 400 nm và 750 nm, nên khoảng vân i lớn nhất cũng chì bằng i₁ và nhỏ nhất cũng chỉ bằng i₂ nên k phải ở trong khoảns k₁ và k₂ xấc định bởi :

x = k₁i₁ = k₂i₂ hay là 2 = 0,6k₁ = 0,32k₂

tức là k₁ = 2: 0,6 = 3,3 … và k₂ = 2:0,32 = 6,25. Như vây 3,3 < k < 6,25.

Từ 3,3 đến 6,25 có ba số nguyên : 4, 5, 6 và có ba số nửa nguyên 3,5 ; 4,5 và 5,5.

Vậy, có ba bức xạ cho vân sáng, bước sóng lần lượt là :

λ₁ = 625 nm; λ₂ = 500nm; λ₃ = 417nm.

Và cũng có ba bức xạ cho vân tối, bước sóng lần lượt :

λ₁‘ = 714nm; λ₂‘ = 556nm; λ₃‘ = 455nm.

Bài 25.26 trang 72 Sách bài tập Vật Lí 12: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm. Khoảng cách giữa hai khe là 1 mm. Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5 m. Bề rộng miền giao thoa là 1,25 cm. Tính tổng số vân sáng’và vân tối trong miền giao thoa.

Lời giải:

Khoảng vân giao thoa :

Số khoảng vân trong một nửa bề rộng của miền giao thoa :

Số vân sáng trong một nửa bề rộng, không kể vân trung tâm là 4 vân. Số vân sáng trong cả bề rộng của miền giao thoa, kể cả vân trung tâm :

(2.4) + 1 = 9 vân

Số vân tối trong một nửa bề rộng : 4 vân.

Số vân tối trong cả bề rộng của miền giao thoa : 2. 4 = 8 vân.

Tổng số vân sáng và vân tối trong miền giao thoa : 9 + 8 = 17 vân.