Vật lí 12 Bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 29
MỤC ĐÍCH
1. Quan sát hệ giao thoa tạo bởi khe I – âng, sử dụng chùm sáng laze.
2. Quan sát hệ vân, phân biệt được các vân sáng, vân tối, vân sáng chính giữa của hệ vân.
3. Ứng dụng hiện tượng giao thoa để đo bước sóng ánh sáng.
DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
– Nguồn phát tia laze (1 – 5 mW).
– Khe Y – âng: một màn chắn có hai khe hẹp song song, độ rộng mỗi khe bằng 0,1 mm; khoảng cách giữa hai khe cho biết trước.
– Thước cuộn 3000 mm
– Thước kẹp có độ chia nhỏ nhất 0,02 hoặc 0,05 mm.
– Giá thí nghiệm
– Một tờ giấy trắng.
Điều kiện để chùm laze chiếu thẳng góc với màn chắn và với màn quan sát, làm xuất hiện hệ thống vân rõ nét trên màn.
Đo khoảng cách từ khe I – âng đến màn quan sát.
Đánh dấu được vị trí các vân trên tờ giấy đặt trên màn quan sát, rồi lấy giấy ra đo khoảng vân bằng thước kẹp.
Tính được bước sóng laze, tính sai số, viết đúng kết quả.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
+ Tia laser là một chùm tia sáng song song, đơn sắc cao, có bước sóng nằm trong khoảng 0,630 − 0,690μm.
+ Khi chiếu chùm laser vuông góc với màn chắn P có hai khe hẹp song song thì hai khe hẹp này sẽ trở thành hai nguồn kết hợp phát sóng ánh sáng về phía trước. Cách P một khoảng D ta đặt một màn quan sát E song song với P. Trên E ta quan sát được hệ vân giao thoa (các vân sáng xen kẽ các vân tối). Đo khoảng vân i, khoảng cách D, a ta sẽ tìm được λ theo công thức:
THÍ NGHIỆM
+ Bố trí thí nghiệm như hình trên.
+ Khe Young đặt ngay sát sau nguồn Laser. Cấp nguồn DC 6V cho đèn Laser.
+ Nên di chuyển khe Young sao cho hình ảnh giao thoa hiện lên rõ nét trên màn E. Chú ý ánh sáng khi làm thí nghiệm (không được đứng đối diện với nguồn laser).
+ Di chuyển thanh gắn màn E ra xa và tiến hành đo khoảng vân i trong thí nghiệm (nên đo khoảng 5 – 6 khoảng vân). Chú ý các thông số a, D trên khe Young và trên thước dài.
+ Lặp lại thí nghiệm 2 – 3 lần và ghi các giá trị thích hợp vào bảng.
+ Kết thúc thí nghiệm: tắt công tắc, rút phích điện, vệ sinh chỗ thí nghiệm.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Xác định bước sóng của chùm tia laze
Bảng 1
– Khoảng cách giữa hai khe hở hẹp F1, F2: a = 0,3 ± 0,005(mm)
– Độ chính xác của thước milimét: Δ = 0,5(mm)
– Độ chính xác của thước cặp: Δ′ = 0,01 (mm)
– Số khoảng vân sáng đánh dấu: n = 5.
Lần đo D(m) ΔD(m) L(mm) ΔL(mm) 1 1,501 0,0006 17,18 0,008 2 1,502 0,0004 17,20 0,012 3 1,501 0,0006 17,20 0,012 4 1,503 0,0014 17,18 0,008 5 1,501 0,0006 17,18 0,008 Trung bình 1,5016 0,0036 17,188 0,0096
a) Tính giá trị trung bình của bước sóng:
b) Tính sai số tỉ đối của bước sóng:
Trong đó:
ΔL = Δ→L + Δ’ là sai số tuyệt đối của phép đo độ rộng của n khoảng vân, dùng thước cặp: ΔL = Δ→L + Δ’ = 0,0096 + 0,01 = 0,0196mm
ΔD = Δ→D + Δ’ là sai số tuyệt đối của phép đo khoảng cách giữa màn chắn P và màn quan sát E, dùng thước milimét: ΔD = Δ→D = 0,0036 + 0,5.10-3 = 0,0041 m
c) Tính sai số tuyệt đối trung bình của bước sóng λ:
Δλ = λ→.δ = 0,6868. 0,0205 = 0,0141μm
d) Viết kết quả đo của bước sóng λ:
λ = 0,6868 ± 0,0141 μm
Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 29
Bài 1 (trang 151 SGK Vật Lý 12)
Vì sao phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chắn P và màn quan sát E?
Lời giải:
Ta phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chiếu P và màn quan sát E để tạo ra hệ vân đối xứng, các khoảng vân i bằng nhau.
Bài 2 (trang 151 SGK Vật Lý 12)
Cho chùm sáng laze có bước sóng λ = 0,65μm. Khoảng cách từ màn chắn P đến màn quan sát E bằng 2m. Để tạo ra hệ vân giao thoa có khoảng vân i = 1,3mm thì khoảng cách a giữa hai khe hẹp phải chọn bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Ta có:
→ Khoảng cách giữa hai khe là:
Bài 3 (trang 151 SGK Vật Lý 12)
Vì sao khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta lại phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa hai vân kề nhau?
Lời giải:
Khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa 2 vân kề nhau vì khoảng vân i rất nhỏ, ta đo khoảng cách giữa n vân sau đó tìm i thì sẽ tránh bơt sai số của dụng cụ đo.
Bài 4 (trang 151 SGK Vật Lý 12)
Hệ vân giao thoa sẽ thay đổi thế nào, nếu:
a) Thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh?
b) S là một nguồn sáng trắng?
Lời giải:
a) Khi thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh thì bước sóng giảm, nên khoảng vân giảm còn vị trí vân sáng chính giữa không đổi. Trên màn ta vẫn thu được hệ vân gồm các vân sáng xanh và tối xen kẽ nhau đều đặn.
b) Nếu S là nguồn sáng trắng thì ta thu được hệ vân gồm ở chính giữa là vân màu trắng, hai bên là những dãy màu như màu cầu vồng, màu đỏ ở ngoài, màu tím gần vân trắng trung tâm.
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật lí 12 Bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 12
