vật lí dc 3

GV: Trn Thin c - http://ductt111.wordpress.com V2012

HNG DN GII BI TP NH HNG TUN 1 - 2

CC DNG TON KHE YOUNG C BN

DNG 1: NGUN S DCH CHUYN

Hnh 1.1. H khe Young ngun S dch chuyn

- Hiu quang l (hiu ng i) t ngun S:

o Ti vn sng:

o Ti vn ti:

Xt vn sng trung tm: {

- Nhn xt:

o H vn dch chuyn ngc hng vi chiu dch chuyn ca ngun S

o Mi quan h gia dch chuyn l:

DNG 2: H KHE YOUNG BN MT SONG SONG

Hnh 1.2. H khe Young bn mt song song


- Khong vn:

- V tr vn sng bc k:

- V tr vn ti: (

) (

)

- Hiu quang l (hiu ng i):

o Ti vn sng:

o Ti vn ti:

- Bn mng chiu dy e, chit sut n:

o Vai tr ca bn mng:

lm chm qu trnh truyn nh sng (chit sut lm vn tc

truyn nh sng b gim i)

ko di ng i ca tia sng mt on: (n 1)e hiu quang

l thay i

Xt vn sng trung tm:

h

vn s dch chuyn v pha khe c t bn mng

o Lin h gia n, c, v trong bn mng:

BI 1.2: Khong cch gia hai khe trong my giao thoa Young a = 1mm. Khong cch t mn quan st ti mt phng cha hai khe D = 3m. Khi ton b h thng t trong khng kh, ngi ta o c khong cch gia hai vn sng lin tip l i = 1.5mm.

a. Xc nh bc sng ca nh sng ti b. Xc nh v tr ca vn sng th 3 v vn ti th 4 c. t trc mt trong hai khe sng mt bn mng phng c hai mt song song,

chit sut n = 1.5, b dy e = 10m. Xc nh dch chuyn ca h thng vn giao thoa trn mn quan st.

d. Trong cu hi c nu y nc (chit sut n = 1.33) vo khong cch gia hai bn quan st v mt phng cha cc khe th h thng vn giao thoa c g thay i? Hy tnh khong cch gia hai vn sng lin tip trong trng hp ny.

Tm tt: a = 1mm

D = 3m

i = 1.5mm


n = 1.5

e = 10m

Xc nh: ; ; x0; i' Nhn xt: Cu a v b lin quan ti bi ton khe Young c bn. Ta ch cn s dng

cc cng thc tnh bc sng v xc nh v tr vn sng, vn ti trong h khe

Young. Cu c l bi ton khe Young bn mt song song. i vi bi ton bn mt

song song ta cn ch l khi c bn mt t trc khe no th h vn s dch

chuyn v pha khe vi dch chuyn x0. Trong cu d, phn tch ta thy khi h

thng c y nc th bc sng s b thay i do khong vn cng s

thay i theo.

- Bc sng ca nh sng ti:

- V tr vn sng bc 3 (ng vi k = 3):

- V tr vn ti th 4 (ng vi k = 3):

(

)

- dch chuyn ca h vn khi c bn mt:

- Bn mng ch ng vai tr lm dch chuyn h vn ch khng lm thay i

khong vn. Khi nc vo h khe Young th bc sng

khong

vn s gim i n ln

h vn st li mt khong l

0.375mm

BI 1.3. o b dy ca mt bn mng trong sut, ngi ta t bn trc mt trong hai khe ca my giao thoa Young. nh sng chiu so h thng c bc sng

= 0.6m. Chit sut ca bn mng n = 1.5. Ngi ta quan st thy vn sng chnh gia b dch chuyn v v tr ca vn sng th nm (ng vi lc cha t bn). Xc nh b dy ca bn. Tm tt:

= 0.6m n = 1.5

x0 = xS5


Xc nh e Nhn xt: y l bi ton khe Young - bn mt. T cng thc tnh dch chuyn

ca bn mt ta thy nu bit trc chit sut n, D, a, x0 ta c th xc nh c b

dy ca bn mt.

- T d kin bi ta c:

Bi ton tng qut: vn sng chnh gia b dch chuyn v v tr vn sng th k hoc

vn ti th k p dng cng thc cho tng trng hp ta d dng thu c cng

thc tng qut.

BI 1.4. o chit sut ca kh clo ngi ta lm th nghim sau: Trn ng i ca chm tia sng do mt trong hai khe ca my giao thoa Young pht ra, ngi ta t mt ng thy tinh di e = 2cm c y phng v song song vi nhau. Lc u trong ng cha khng kh, sau thay khng kh bng kh clo, ngi ta quan st thy h thng vn dch chuyn i mt on bng 20 ln khong cch gia hai vn sng lin tip (tc 20 ln khong vn). Ton b th nghim c thc hin trong bung yn tnh v c gi mt nhit khng i. My giao

thoa c chiu bng nh sng vng natri c bc sng = 0.589m. Chit sut ca khng kh n = 1.000276. Tm chit sut n ca kh clo. Tm tt: e = 2cm

= 0.589m n = 1.000276

x0 = 20i

Xc nh n

Nhn xt: y l bi ton Young bn mt, trong h Young bn mt c ng

dng xc nh chit sut ca kh Clo. Quan st cng thc xc nh dch

chuyn ta thy xc dnh c chit sut n ca Clo ta cn bit D, a, e, x0

- T d kin bi ta c:

( )

(

)

n' = 1.000865


Ch : i vi bi ton ny ta cn bit chit sut trong cng thc tnh dch

chuyn ca h vn l chit sut t i ca cht lm bn mng so vi chn khng (

trong bi ta coi nh l so vi khng kh v chit sut khng kh v chn khng l

gn nh nhau).

BI 1.5. Hai khe sng trong my giao thoa Young cch nhau a = 1mm c chiu sng bi mt chm tia sng n sc. Mn quan st giao thoa c t cch mt phng ca hai khe mt khong D = 2m. B rng ca 6 vn sng lin tip o c l 7.2mm.

a. Tnh bc sng ca nh sng ti b. Tnh sai s c th mc phi khi o bc sng, bit rng sau sai s ca php

o, khong cch gia hai khe v b rng ca 6 vn sng u bng 1/20mm c. Xc nh dch chuyn ca h thng vn, nu trc mt trong hai khe sng

c t mt bn mt mng trong sut, mt song song, dy 0.02mm chit sut n = 1.5.

Tm tt: a = 1mm

D = 2m

6 vn sng rng 7.2mm 5i = 7.2mm L = 1/20mm e = 0.02mm

n = 1.5

Xc nh , , x0

Nhn xt: Cu a l mt cu kh n gin v ch vic ng dng cng thc c bn

tnh ra bc sng, ch y chnh l i lng khong vn i c cho gin tip

qua d kin b rng ca 6 vn sng lin tip o c l 7.2mm. Xt mt cch

tng qut, N vn sng lin tip tng ng vi N 1 khong vn. Cu b l mt

cu lin quan ti kin thc v sai s. T cng thc tnh bc sng ta c th xy

dng c cng thc tnh sai s tng i ca bc sng

Cu c l bi ton Young bn mt d dng x l cu ny (qu d)

- Khong vn:

- Bc sng ca nh sng ti:

- Sai s tng i ca bc sng l:


(5i = 7.2 mm nn sai s i = (1/20)/5, sai s ca php o D c th ly l

1mm v bnh thng chng ai o kch thc c m m li dng thc o c

sai s l 1/20 mm)

- Sai s tuyt i ca bc sng l:

- dch chuyn ca h vn khi c bn mt:

BI 1.14. Chiu mt chm nh sng trng xin mt gc 450 ln mt mng nc x phng. Tm b dy nh nht ca mn nhng tia phn chiu c mu vng. Cho

bit bc sng ca nh sng vng l 0.6m. Chit sut ca bn l n = 1.33. Tm tt:

= 450 = 0.6m n = 1.33

Xc nh dmin

Nhn xt: y l bi ton giao thoa bn mng cc bc chnh gii bi ton

ny l:

B1: Xt hiu quang l gia hai tia phn x trn b mt ca bn mng:

B2: Xt iu kin vn sng vn ti:

- Vn sng:

- Vn ti: (

)

T d kin ca bi ta thy tia phn chiu l mu vng th hiu quang l phi

bng k (trong l bc sng ca nh sng mu vng).

Bi ton yu cu ta xc nh b dy nh nht. T cng thc trn ta thy b dy nh

nht khi k = 0 ta c:


BI 1.19. Chiu mt chm tia sng song song = 0.6m ln mt mng x phng (chit sut bng 1.3) di gc ti 300. Hi b dy nh nht ca mng phi bng bao nhiu chm tia phn x c:

- Cng sng cc tiu - Cng sng cc i

Tm tt:

= 0.6m n = 1.3

= 300 Cng sng cc i:

Cng sng cc tiu: (

)

Xc nh dmin

Nhn xt: y l bi ton giao thoa bn mng s dng cng thc xc nh hiu

quang l.

- Xt hiu quang l gia hai tia phn x trn hai mt ca bn mng:

- TH1: Cng sng cc i: , dmin k = 0

- TH2: Cng sng cc tiu: (

) , dmin k = 0

(

)

BI 1.21. Mt chm tia sng n sc bc sng = 0.6m c ri vung gc vi mt mt nm thy tinh (chit sut n = 1.5). Xc nh gc nghing ca nm. Bit rng s vn giao thoa cha trong khong l = 1cm l N = 10. Tm tt:

= 0.6m n = 1.5

l = 1cm

N = 10

Xc nh


Nhn xt: y l bi ton giao thoa trong nm c chit sut n. Ty theo b dy ca

nm m cc vn ti c th l vn sng hoc vn ti.

- V tr ca vn ti:

(k = 0, 1, 2,.)

- V tr ca vn sng:

(k = 1, 2, 3, )

Ta xt v tr vn ti th k v vn ti th k + 9 gy bi nm c chit sut n (v khi

nh sng truyn qua mi trng c chit sut n bc sng s gim i n ln)

-

-

T hnh v ta thy:

v rt nh nn

BI 1.22. Mt mng nc x phng chit sut n = 1.33, c t thng ng, v nc x phng dn xung di nn mng c dng hnh nm. Quan st nhng vn

giao thoa ca nh sng phn chiu mu xanh (bc sng = 0.5461m), ngi ta thy, khong cch gia 6 vn bng 2cm. Xc nh:

a. Gc nghing ca nm b. V tr ca ba vn ti u tin (coi vn ti s 1 l vn nm giao tuyn gia

ca hai mt nm). Bit rng hng quan st vung gc vi mt nm. Tm tt: n = 1.33

= 0.5461m N = 6 vn

l = 2cm

Xc nh , xt1, xt2, xt3

Nhn xt: Bi ton ny tng t nh bi ton 1.21 ch khc ch bi ny l nm

x phng c chit sut n = 1.33. Khi xt quang l ca mt tia sng ta cn ch nu

tia sng phn x trn b mt c chit sut ln hn chit sut mi trng ang

truyn th quang l ca tia sng s di thm

. Nu tia sng truyn trong mi trng

c chit sut n v c chiu di d th quang l ca tia sng s l nd (iu ny c th

d hnh dung bng v d sau: nu chng ta i t A n B m khng c vt cn

(chit sut n = 0) th qung ng chng ta i c l AB nhng nu trn ng i


c vt cn (chit sut n khc 0) th chng ta phi i lng vng th mi n c B

v do qung ng thc t chng ta i c s di hn qung ng AB)

- Hiu quang l ca cc tia phn x trn mt nm s l:

- Gi s ti M l vn ti ta c:

- Xc nh v tr vn ti th k:

o Do rt nh nn ta c gn ng:

o T y ta c v tr vn ti th k l:

- Khong vn giao thoa s l:

- Gc nghing ca nm l:

- V tr vn ti 1, 2, 3 ng vi k = 0, 1, 2 l:

o

o cm

o cm

BI 1.24. Chiu mt chm tia sng n sc (bc sng = 0.5m) vung gc vi mt ca mt nm khng kh v quan st nh sng phn x trn mt nm, ngi ta thy b rng ca mi vn bng 0.05cm.

a. Tm gc nghing gia hai mt nm

b. Nu chiu ng thi hai chm tia sng n sc (bc sng ln lt bng 1 = 0.5m, 2 = 0.6m) xung mt nm th h thng vn trn mt nm c g thay i? Xc nh v tr ti cc vn ti ca hai h thng vn trng nhau.

Tm tt:

1 = 0.5m 2 = 0.6m n = 1

i = 0.05cm

Xc nh , v tr vn ti trng nhau

Nhn xt: Cu a ca bi ny tng t bi 1.22. p dng cng thc

ta d

dng xc nh c gc nghing gia hai mt nm. Cu b l bi ton nhiu chm

n sc. Khi h vn thu c s l s chng chp ca hai h vn ng vi tng


chm n sc. Trong h vn ny c nhng v tr m ti hai vn ti (hoc vn

sng) ng vi tng chm n sc trng nhau y l bi ton vn ti trng nhau

p dng iu kin hai vn ti trng nhau:

- Gc nghing gia hai mt nm l:

- T iu kin vn ti trng nhau ta c:

k1 6 12 18 24 30

k2 5 10 15 20 25

- T bng s liu ta thy nhng v tr ti hai vn ti trng nhau nm cch

nhau mt khong 6i1 = 0.3cm

BI 1.25. Xt mt h vn trn Newton. Xc nh b dy ca lp khng kh ta

quan st thy vn sng u tin bit rng nh sng ti c bc sng = 0.6m Tm tt:

= 0.6m Xc nh dS1

Nhn xt: y l bi ton giao thoa vn trn Newton ta cn phi bit mt s cc

cng thc lin quan ti bi ton ny

- V tr cc vn ti:

(k = 0, 1, 2,)

- V tr cc vn sng:

(k = 1, 2, 3, )

- Bn knh ca vn ti th k: trong R l bn knh cong ca

thu knh trong bn cho vn trn Newton.

T cng thc xc nh v tr ca cc vn sng ta thy vn sng u tin ng vi k =

1

BI 1.27. Thu knh trong h thng cho vn trn Newton c bn knh cong bng 15m. Chm nh sng n sc ti vung gc vi h thng, quan st cc vn giao thoa ca chm tia phn chiu. Tm bc sng ca nh sng ti bit rng khong cch gia vn ti th 4 v vn ti th 25 bng 9mm

Tm tt:


R = 15m

r25 r4 = L = 9mm

Xc nh Nhn xt: Bi ton ny lin quan ti cng thc tnh bn knh vn ti th k trong h

vn trn Newton. T bi ta thy phng hng gii chnh l xc nh bn knh

vn ti th 4 v th 25 sau p dng r25 r4 = 9mm xc nh ra bc sng

- V tr vn ti th 4:

- V tr vn ti th 25:

- Ta c:

BI 1.28. Chiu mt chm tia sng n sc vun gc vi bn cho vn trn Newton v quan st nh sng phn x. Bn knh ca hai vn ti lin tip ln lt bng 4.00mm v 4.38mm, bn knh cong ca thu knh bng 6.4m. Tm s th t ca cc vn ti trn v bc sng ca nh sng ti. Tm tt: rk = 4.00mm

rk + 1 = 4.38mm

R = 6.4m

Xc nh k v

Nhn xt: Bi ton lin quan ti cng thc tnh bn knh. Vi d liu cho ta

hon ton c th xc nh c gi tr ca k v

- Bn knh ca vn ti th k:

- Bn knh ca vn ti th k + 1:

- T y ta c:

- Xc nh k:

BI 1.32. Mt cu ca mt thu knh phng li c t tip xc vi mt bn thy tinh phng. Chit sut ca thu knh v ca bn thy tinh ln lt bng n1 = 1.5 v n2 = 1.7. Bn knh cong ca mt cu thu knh l R = 100cm. Khong khng gian gia thu knh v bn phng cha y mt cht c chit sut n = 1.63. Xc nh bn knh ca vn ti Newton th 5 nu quan st vn giao thoa bng nh sng phn x,

cho bc sng ca nh sng = 0.5m Tm tt: n1 = 1.5

n2 = 1.7

R = 100cm


n = 1.63

= 0.5m Xc nh r5

Nhn xt: n > n1 quang l ca tia phn x ti mt phn cch n1-n s ko di

thm mt khong

, n2 > n quang l ca tia phn x ti mt phn cch n2-n s

ko di thm mt khong

. Hiu quang l ca tia phn x s l:

Ngoi ra ta cn ch mi quan h gia dk v bn knh rk:

V tr vn ti c xc nh da trn iu kin:

Bn knh vn ti th k l:

BI 1.34. Trong th nghim dng giao thoa k Maikenson khi dch chuyn gng di ng mt khong L = 0.161mm ngi ta quan st thy hnh giao thoa dch i 500


vn. Tm bc sng ca nh sng dng trong th nghim.

Tm tt: L = 0.161mm

dch chuyn 500 vn

Xc nh

Nhn xt: y l bi ton lin quan ti giao thoa k Michelson. Trc ht ta cn

phi hiu c nguyn tc lm vic ca giao thoa k ny. Tia sng t ngun n

sc b phn tch thnh hai phn bi mt gng bn m M t nghing mt gc 450

so vi tia ti. Chm tia phn x t M thng ng ln gng M1 v chm tia th 2 i

thng ti gng M2. Sau khi phn x t M1 v M2 hai tia sng s gp nhau ti

gng M v chng ta c th quan st xy ra hin tng giao thoa. Tm knh P c

chiu dy bng chiu dy ca gng M v c t trc gng M2 m bo

l cho hai tia phn x t tng M1 v M2 v gng M u i qua tm knh c cng

chiu dy. xc nh iu kin xy ra hin tng giao thoa ta phi xt hiu quang

l ti ca nh sng truyn ti mt im trn gng M. Ta c th thay i hiu

quang l bng cch dch chuyn gng M1 ln xung tha mn iu kin cc

tiu hoc cc i giao thoa. Nu M1 dch chuyn mt on bng na bc sng

theo phng truyn ca tia sng th hiu quang l s thay i mt lng bng bc

sng h vn giao thoa s dch i mt khong vn. Ta c cng thc tng qut cho

giao thoa k Michelson l:

Trong L l dch chuyn gng, m l s khong vn dch chuyn

p dng cng thc trn ta c bc sng dng trong th nghim l:

BI 1.35. o chit sut ca kh NH3, trn ng i ca mt chm tia trong giao thoa k Maikenson ngi ta t mt ng rt chn khng di l = 14cm. Cc u ng c nt kn bi cc bn thy tinh phng song song. Khi bm y kh NH3 vo


ng, ngi ta thy hnh giao thoa dch i 180 vn. Tm chit sut ca kh NH3, bit

rng nh sng dng trong th nghim c bc sng = 0.59m Tm tt: l = 14cm

= 0.59m m = 180 vn

Xc nh n ca NH3

Nhn xt: Khi bm y kh NH3 c chit sut n th hiu quang l ca tia sng s b

thay i mt lng l (n 1)l (xem bi h khe Young v bn mt).

H vn dch chuyn i 180 vn

vật lí dc 3

Documents