a. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng giao thoa sóng

Hình 8.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát hiện tượng giao thoa sóng nước

– Khay nước (1), đèn chiếu (2), màn (3).

– Hai viên bi nhỏ (4) gắn vào cùng một cẩn rung.

– Máy phát tần số (5).

– Gương phẳng (6).

b. Hiện tượng giao thoa sóng

– Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng hai sóng kết hợp với nhau, tăng cường nhau hoặc làm suy yếu nhau tại một số vị trí trong môi trường.

– Điều kiện để có giao thoa là phải có sự kết hợp từ hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian

– Trong môi trường truyền sóng, khi hai nguồn dao động cùng pha, những điểm có khoảng cách đến hai nguồn lần lượt là d1 và d2 sẽ dao động với biên độ cực đại khi:

\({d_2} – {d_1} = k\lambda \)

Và dao động với biên độ cực tiểu khi:

\({d_2} – {d_1} = (k + \frac{1}{2})\lambda \)

Với k là một số nguyên (k=0, ±1, ±2, …)

Hình 8.2. Vị trí của các điểm cực đại, cực tiểu trong giao thoa sóng nước

a. Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng

Hình 8.3. Thí nghiệm giao thoa khe Young sử dụng nguồn laser đỏ

 Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xuất hiện các vạch sáng xen kẽ với các vạch tối khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau

b. Khoảng vân và vị trí vân giao thoa trên màn

Hình 8.4. Vị trí của điểm A trên màn cách các nguồn khoảng d₁ và d₂

– Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp được gọi là khoảng vân, kí hiệu là i

\(i = \frac{{\lambda D}}{a}\)

Trên màn giao thoa, vân sáng có vị trí:

\({x_s} = ki\)

Và vân tối có vị trí:

\({x_t} = (k + \frac{1}{2})i\)

Với k là một số nguyên (k=0, ±1, ±2, …)

c. Vận dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng

Ví dụ: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khi nguồn sáng là ánh sáng đơn sắc có bước sóng ả, người ta đo khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp là 25,3 mm. Cho biết khoảng cách giữa hai khe là 0,200 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn là 1 m.

a) Tính bước sóng \(\lambda \) 

b) Tính khoảng cách từ vẫn sáng bậc hai đến vận tối thứ tư ở cùng bên so với vân sáng trung tâm (vân sáng cách đều hai khe sáng).

 

Bài giải

a) Ta có: 8i = 25,3 mm, suy ra i = 3,16 mm.

Từ công thức, suy ra:

\(\begin{array}{l}
\lambda  = \frac{{ai}}{D} = \frac{{0,{{200.10}^{ – 3}}.3,{{16.10}^{ – 3}}}}{1}\\
 = {\rm{ }}0,{632.10^{ – 6}}m = 632{\rm{ }}nm
\end{array}\)

b) Khoảng cách từ vẫn sáng bậc hai đến vẫn tối thứ tư ở cùng bên so với vân sáng trung tâm là:

3,5i – 2i = 1,5i = 1,5.3,16 = 4,74 mm.