Thực hiện thí nghiệm Yang về giao thoa ánh sáng có bước sóng λ. Trên màn quan sát, tại điểm M có vân sáng. Giữa cố định các điều kiện khác, di chuyển dần màn quan sát dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe ra xa một đoạn nhỏ nhất là \(\frac{1}{7}m\) thì M chuyển thành vân tối. Dịch thêm một đoạn nhỏ nhất \(\frac{16}{35}m\) thì tại M là lại là vân tối. Khoảng cách giữa hai khe đến màn khi chưa dịch chuyển bằng:
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiKhi chưa dịch chuyển màn quan sát, tại M có vân sáng bậc k : \({x_M} = \frac{{k\lambda D}}{a}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( 1 \right)\)
Khi dịch chuyển màn quan sát ra xa thì khoảng vân giao thoa hứng được trên màn sẽ tăng, do đó bậc vân sáng/tối tại M sẽ giảm.
Dịch chuyển màn ra xa một đoạn nhỏ nhất là \(\frac{1}{7}m\) thì M chuyển thành vân tối, ta có : \({x_M} = \left( {k - \frac{1}{2}} \right)\frac{{\lambda \left( {D + \frac{1}{7}} \right)}}{a}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( 2 \right)\)
Dịch thêm một đoạn nhỏ nhất \(\frac{16}{35}m\) thì tại M là lại là vân tối, ta có : \({x_M} = \left( {k - \frac{1}{2} - 1} \right)\frac{{\lambda \left( {D + \frac{1}{7} + \frac{{16}}{{35}}} \right)}}{a} = \left( {k - 1,5} \right).\frac{{\lambda .\left( {D + \frac{3}{5}} \right)}}{\lambda }{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( 3 \right)\)
Từ (1) ; (2) và (3) ta có hệ phương trình :
\(\left\{ \begin{array}{l} \frac{{k\lambda D}}{a} = \left( {k - \frac{1}{2}} \right)\frac{{\lambda \left( {D + \frac{1}{7}} \right)}}{a}\\ \frac{{k\lambda D}}{a} = \left( {k - \frac{1}{2} - 1} \right)\frac{{\lambda \left( {D + \frac{3}{5}} \right)}}{a} \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} kD = \left( {k - 0,5} \right)\left( {D + \frac{1}{7}} \right)\\ kD = \left( {k - 1,5} \right)\left( {D + \frac{3}{5}} \right) \end{array} \right.\)
\(\left\{ \begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{1}{7}k - 0,5D = \frac{1}{{14}}\\ \frac{3}{5}k - 1,5D = 0,9 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} k = 4\\ D = 1m \end{array} \right.\)
Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Vật Lý năm 2020
Trường THCS & THPT Nguyễn Khuyến