Giao thoa ánh sáng là hiện tượng khá phổ biến thường gặp trong cuộc sống. Để tìm hiểu kỹ hơn về hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì, công thức cũng như ví dụ cụ thể như thế nào mời bạn đọc cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết ngay bài viết sau đây!
Giao thoa ánh sáng là gì? Điều kiện giao thoa ánh sáng
Khái niệm
Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng được xảy ra khi hai chùm sáng kết hợp với nhau, có thể chồng lên nhau tạo ra những nơi chúng củng cố lẫn nhau, cũng có những nơi chúng triệt tiêu nhau tạo nên những đám mây đen, sáng xen kẽ.
Điều kiện để có giao thoa ánh sáng là gì?
Điều kiện để có hiện tượng giao thoa ánh sáng cần đảm bảo những yếu tố sau đây:
- Nguồn S phát ra sóng kết hợp, lúc này ánh sáng bởi những khe hẹp S1 và S2 cần là sóng kết hợp và sẽ giao thoa được với nhau. Kết quả trong trường giao thoa xuất hiện xen kẽ những miền sáng, miền tối. Chỉ có các sóng ánh sáng kết hợp mới tạo nên được hiện tượng giao thoa.
- Hai nguồn S1, S2 cần phải là hai nguồn kết hợp: Có cùng tần số f và hiệu số pha dao động của hai nguồn không đổi theo thời gian
- Khoảng cách giữa 2 khe hẹp phải nhỏ so với khoảng cách từ màn quan sát đến hai khe.
Ứng dụng giao thoa ánh sáng trong đời sống
Thực tế hiện tượng giao thoa ánh sáng được ứng dụng rất nhiều trong đời sống như:
- Kiểm tra phẩm chất bề mặt quang học: Kiểm tra bề mặt gương nhằm giúp đánh giá được độ xước và gồ ghề (không vượt quá 1/10 bước sóng)
- Dùng để đo chiết suất các chất lỏng, khí
- Nhằm để thực hiện đo chiều dài chính xác các vật bằng giao thoa kế Michelson.
Xem thêm: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật và công thức
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng
Chúng ta có thể xét thí nghiệm Young để thấy được đặc điểm của giao thoa ánh sáng:
Khi chiếu ánh sáng từ đèn D, qua kính lọc sắc K đến nguồn S. Bạn sẽ thấy từ nguồn S ánh sáng sẽ được chiếu đến hai khe hẹp S1 và S2, ở màn quan sát phía sau hai khe hẹp ta thu được một hệ với các vân sáng, vân tối được xen kẽ nhau đều đặn. Hiện tượng mà chúng ta thấy chính được gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.
Ví dụ về các hiện tượng giao thoa ánh sáng thường gặp
Giao thoa ánh sáng là một hiện tượng thường gặp trong đời sống hàng ngày mà chúng ta đã gặp rất nhiều nhưng lại không nhận ra. Ví dụ như:
Lớp váng dầu mỡ trên mặt nước
Ánh sáng mặt trời chiếu vào lớp dầu mỡ sẽ làm xuất hiện một sóng phản xạ ở bề mặt của lớp váng. Một sóng ánh sáng sau khi khúc xạ vào bên trong lớp váng sẽ bị phản xạ ở mặt dưới và trở lại mặt trên.
Hai sóng này gặp nhau ở bề mặt bên trên, giao thoa với nhau. Ánh sáng trắng của mặt trời có nhiều ánh sáng đơn sắc với các bước sóng và tần số khác nhau, vì thế nên vân sáng của ánh sáng đơn sắc sẽ không trùng với nhau thay vào đó sẽ cho những quảng phổ với những màu sắc rực rỡ.
Cầu vồng xuất hiện sau mưa
Có thể bạn không biết cầu vồng là hiện tượng phổ biến nhất cho sự giao thoa ánh sáng. Ánh sáng của mặt trời là ánh sáng trắng, là sự tổng hợp của tất cả các ánh sáng đơn sắc trong vùng nhìn thấy.
Vì thế cho nên cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng trắng Mặt Trời, khi gặp khúc xạ thì phản xạ qua giọt nước mưa. Cho nên sau mưa nếu như xuất hiện nắng thì sẽ xuất hiện hiện tượng cầu vồng.
Xem thêm: Hiện tượng cực quang là gì? Nguyên nhân và đặc điểm
Bài tập về giao thoa ánh sáng vật lý 12
Bài tập 1: Ở thí nghiệm giao thoa ánh sáng, dùng ảnh đơn sắc để chiếu sáng các khe hẹp với khoảng vân là 1,2 mm. Xét hai điểm M và N ở cùng phía so với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm 2 mm và 4,5 mm. Vậy có tổng bao nhiêu vân sáng, vân tối ở trên đoạn MN:
- Có 2 vân sáng, 2 vân tối.
- Có 4 vân sáng, 5 vân tối.
- Có 5 vân sáng, 6 vân tối
- Có 1 vân sáng và không có vân tối.
Hướng dẫn:
Xét tại M: km = xM/i = 1.7
Xét tại N: kn = xN/i = 3.75
Mà km ≤ k ≤ kn , k nguyên cho vân sáng, vì thế k = 2,3 k,≤k+1/2≤kn, k nguyên cho vân tối, vậy k = 2,3
Nhw vậy, có 2 sáng, 2 tối -> đáp án đúng là A.
Bài tập 2: Cho thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra ánh sáng đơn sắc với bước sóng λ= 0.64 µm. Được biết, khoảng cách từ S đến màn chứa của hai khe S1, S2 là 60cm. Còn khoảng cách của S1S2 = 0.3mm, D = 1.5m. Nguồn sáng S được dịch chuyển với một đoạn ngắn nhất theo phương song song với màn quan sát bao nhiêu thì vị trí vân sáng bậc 2 thành vân tối thứ 2?
Hướng dẫn:
Ta gọi x0 chính là độ dịch chuyển của vân sáng trung tâm, còn y là độ dịch chuyển nguồn sáng.
Để thỏa đề thì x0 = 0.5i. Áp dụng công thức ở trên: |x0| = |Dy/d|
-> y = 0.64 mm.
Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi mang tới trên đây đã giúp bạn đọc trả lời được cho câu hỏi hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì, cũng như ứng dụng và cách làm bài tập về giao thoa ánh sáng. Đừng quên theo dõi chúng tôi để cập nhật thêm thông tin hữu ích khác nhé!
