Bài 25. Giao thoa ánh sáng

1, §Þnh nghÜa ¸nh s¸ng tr¾ng, ¸nh s¸ng ®¬n s¾c
2, Gi¶i thÝch hiÖn t­îng t¸n s¾c ¸nh s¸ng
3, Cho biÕt hiÖn t­îng nhiÔu x¹, giao thoa cña sãng c¬, ®iÒu kiÖn ®Ó cã hiÖn t­îng giao thoa
Kiểm tra bài cũ
Chúng ta cùng xem lại một số hình ảnh về sự nhiễu xạ của sóng cơ nhé !
+ Giao thoa là hiện tượng rất đặc trưng của sóng.
+ Khi phát hiện có hiện tượng giao thoa thì có thể kết luận quá trình đó là quá trình sóng.
Nguồn
Phương truyền sóng
Sóng nhiễu xạ
Sóng không nhiễu xạ
Sóng nhiễu xạ qua một khe rộng
Sau khi đi qua khe, sóng đi theo phương như thế nào?
Sau khi qua khe, sóng không đi theo đường thẳng OM và OM’ mà hơi lệch sang 2 cạnh khe
Nếu thu hẹp khe dần thì hiện tượng xảy ra như thế nào?
Sóng lệch khỏi phương truyền thẳng càng rõ
Sóng nhiễu xạ qua một khe rất hẹp
Nếu khe hở có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì hiện tượng xảy ra như thế nào?
Sau khi qua khe, sóng có dạng hình tròn giống như chính khe đó là một tâm phát sóng mới.
Sóng nhiễu xạ
Một số hiện tượng thường gặp được giải thích như thế nào ?
Khi ánh nắng xuyên qua một đám mây
Tiết 59
Hiện tượng
giao thoa
ánh sáng
Y-âng
(Thomas Young, 1773 - 1829,
nhà vật lý người Anh )
Năm 1801 nhà vật lý Y-âng đã thực hiện thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, khẳng định giả thuyết về sóng ánh sáng
1. NhiÔu x¹ ¸nh s¸ng
Dùng đèn S chiếu sáng lỗ tròn nhỏ O ở cửa 1 căn phòng tối. Theo sự truyền thẳng ánh sáng có vệt sáng ab in trên vách V
a
b
S
O
.M
V
Sự nhiễu xạ ánh sáng ở lỗ tròn
Mắt đặt tại M có ánh sáng từ O chiếu tới k? Có trông thấy O không ?
Mắt đặt tại M vẫn trông rõ O
Ta nói O đã nhiễu xạ ánh sáng
Định nghĩa hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
(SGK/190)
Giải thích hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng như thế nào ?
Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, lỗ nhỏ hoặc khe nhỏ có vai trò như một nguồn phát sóng ánh sáng
1. NhiÔu x¹ ¸nh s¸ng
a
b
S
O
.M
V
Sự nhiễu xạ ánh sáng ở lỗ tròn
Mỗi chùm sáng đơn sắc (còn gọi là chùm bức xạ đơn sắc) có bước sóng và tần số nhất định
Cho biết vận tốc của ánh sáng trong chân không,
từ đó viết biểu thức tính bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong chân không và trongmôi trường có chiết suất n
Vận tốc ánh sáng trong chân không là
c = 3.108 m/s
Bước sóng của sóng ánh sáng trong chân không :
Trong môi trường có chiết suất n, vận tốc ánh sáng nhỏ hơn vận tốc a/s trong chân không n lần nên bước sóng là :

Hình ảnh nhiễu xạ ánh sáng qua lỗ tròn
Nếu ánh sáng có tính chất sóng thi phải có hiện tượng đặc trưng của sóng là giao thoa.
Vậy hiện tượng giao thoa của sóng ánh sáng sẽ quan sát được như thế nào ?
2.Giao thoa ánh sáng.
Đèn chiếu sáng Đ; Màn chắn M1 có khe hẹp S; Màn chắn M2 đặt song song M1, có hai khe hẹp S1&S2 rất gần nhau và cùng song song với S; Các tấm kính lọc sắc F
b- Kết quả thí nghiệm
- Sử dụng ánh sáng đơn sắc đỏ.
Đ
M1
S
M2
S1 S2
F
*Hiện tượng quan sát được.
Có một vùng sáng hẹp trong đó xuất hiện những vạch sáng đỏ & những vạch tối xen kẽ nhau đều đặn.
a-Thí nghiệm
- Dụng cụ.
Giải thích kết quả thí nghiệm ?


2.Giao thoa ánh sáng.
C1
C2
C3
C4
C, Gi¶i thÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm .
Hiện tượng trong thí nghiệm là hiện tượng giao thoa, các vạch sáng, tối gọi là các vân giao thoa.
S
M1
M2
S1
S2
- Hai nguồn S1 và S2 là hai nguồn sóng kết hợp
+ Những vạch sáng ứng với những chỗ hai sóng gặp nhau và tăng cường lẫn nhau.
+ Những vạch tối ứng với những chỗ hai sóng gặp nhau và triệt tiêu lẫn nhau.
*Với ánh sáng đơn sắc.
Đ
Giao thoa sóng là gì ?
Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt.

Điều kiện để có giao thoa là gì?
Hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn kết hợp ( cùng tần số và cùng pha, hoặc với độ lệch pha không đổi ).

Tại sao hai nguồn sóng S1 & S2 lại giao thoa được với nhau?
Tại sao lại xuất hiện những vạch tối và sáng trong miền hai chùm sáng gặp nhau?
Đèn Đ làm cho khe S trở thành nguồn phát ra chùm ánh sáng lan tỏa về S1,S2. Lúc này S1,S2 trở thành 2 nguồn phát ra 2 sóng ánh sáng. Phần giao nhau giữa hai chùm ánh sáng này tạo ra những vân sáng tối do thỏa mãn điều kiện giao thoa: có cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Em có biết ?

Nhiều năm liền, Newton đã dẫn các nhà khoa học vào một con đường sai lầm khi ông cho rằng ánh sáng được cấu thành từ hạt chứ không phải sóng. Tuy nhiên, năm 1803, nhà vật lý người Anh Thomas Young đã phản bác được quan điểm của Newton bằng thí nghiệm sau:

Young khoét một lỗ ở cửa kính, rồi che lại bằng một miếng giấy dày, có châm một lỗ nhỏ như đầu kim. Sau đó, Young dùng một tấm gương để làm chệch hướng đi của tia sáng mảnh rọi qua lỗ nhỏ của miếng giấy. Tiếp theo, ông dùng một mảnh bìa cực mảnh (cỡ 0,1 milimét) đặt vào giữa tia sáng để tách nó ra làm hai. Khi hai tia sáng này chiếu lên tường, Young nhận thấy có các điểm sáng và điểm tối đan xen với nhau. Đây rõ ràng là hiện tượng giao thoa của ánh sáng (điểm sáng là nơi hai đỉnh sóng giao nhau, còn điểm tối là nơi một đỉnh sóng giao thoa với một lũng sóng để triệt tiêu nhau). Như vậy, ánh sáng phải có tính sóng.
Hiện tượng ánh sáng không đi thẳng mà đi vòng quanh các chướng ngại vật. Ảnh của một lỗ nhỏ, một khe hẹp một cạnh biên có những vân sáng và tối gọi là vân nhiễu xạ, đó chính là các vân giao thoa của các sóng ánh sáng bị nhiễu xạ. Hiện tượng NXAS chỉ đáng kể khi đường kính của lỗ, bề ngang của khe cùng cỡ với bước sóng (bằng hoặc lớn hơn vài lần) của ánh sáng. NXAS hạn chế năng suất phân giải của các dụng cụ quang học, vì ảnh của một điểm sáng không còn là một điểm mà là các vân tròn có đường kính đáng kể. NXAS là bằng chứng về tính chất sóng của ánh sáng, được ứng dụng để đo bước sóng ánh sáng.
Nhiễu xạ ánh sáng
S. Nguồn sáng; T. Màn chắn; C. Lỗ nhiễu xạ; M. Màn hình; H. Hình nhiễu xạ qua lỗ nhỏ
Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm khẳng định ánh sáng có tính chất sóng
Kết luận:
Nếu sử dụng ánh sáng trắng ta sẽ quan sát được hiện tượng như thế nào ?
*Hiện tượng quan sát được.
Một vạch sáng trắng ở chính giữa, hai bên có những dải màu như cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài.
* Với nguồn sáng trắng.
- ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
Vân trắng chính giữa
ánh sáng trắng là gì?
* Hiện tượng giao thoa ánh sáng thường gặp.
- ánh sáng phản xạ trên các váng dầu, mỡ, mặt đĩa CD hoặc bong bóng xà phòng có màu sắc sặc sỡ.
S
A
B
C
Giải thích sự giao thoa ánh sáng trên các bản mỏng
( váng dầu mỡ, bong bóng xà phòng…).
Trả lời câu hỏi 1,2,3 (SGK)
Câu hỏi 1: Trong các trường hợp được nêu dưới đây, trường hợp nào liên quan đến hiện tượng giao thoa ánh sáng?
A. Vết sáng trên tường khi chiếu ánh sáng từ đèn pin.
B. Màu sắc của ánh sáng trắng sau khi chiếu qua lăng kính.
C. Màu sắc sặc sỡ trên bong bóng xà phòng.
D. Bóng đen trên tờ giấy khi dùng một chiếc thước nhựa chắn chùm tia sáng chiếu tới.

Củng cố
Câu hỏi 2:
A. Hai sóng có cùng tần số, có độ lệch pha ở hai điểm xác định của sóng không đổi theo thời gian.
B. Hai sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp.
C. Hai sóng xuất phát từ một nguồn rồi truyền đi theo hai đường khác nhau.
D. Tất cả các phương án đưa ra đều đúng.
Trường hợp nào trong các trường hợp nêu sau đây, hai sóng ánh sáng đúng là hai sóng kết hợp?
Câu hỏi 3: Hai bóng đèn điện hoàn toàn giống nhau cùng chiếu sáng vào một bức tường thì:
Không quan sát được vân giao thoa vì đèn không phải là nguồn sáng điểm.
Không quan sát được vân giao thoa vì ánh sáng phát ra từ hai nguồn tự nhiên, độc lập, không bao giờ là sóng kết hợp.
Không quan sát được vân giao thoa vì ánh sáng do đèn phát ra không phải là ánh sáng đơn sắc.
Ta có thể quan sát được một hệ vân giao thoa.

Về nhà :
Học bài, trả lời các câu hỏi và bài tập SGK, SBT
Bài học đã hết !
Chúc các em học tốt !