Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng, nguồn S phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng

Câu 2. Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng, nguồn S phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 0,45 m và bước sóng 2, chưa biết. Khoảng cách giữa hai khe là a = 0,15 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là D = 1 m.

  1. Tính khoảng vân giao thoa trên màn đối với 2,.
  2. Trong một khoảng rộng L = 4,8 cm trên màn, đếm được 25 vạch sáng, trong đó có 5 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân. Tính bước sóng 2,, biết 2 trong 5 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L.
1 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
18
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng các công thức liên quan đến giao thoa ánh sáng trong thí nghiệm Young.

### Phần 1: Tính khoảng vân giao thoa

Khoảng vân giao thoa (\( \beta \)) được tính bằng công thức:

\[
\beta = \frac{\lambda D}{a}
\]

Trong đó:
- \( \lambda_1 = 0,45 \, \mu m = 0,45 \times 10^{-6} \, m \) là bước sóng của bức xạ thứ nhất.
- \( D = 1 \, m \) là khoảng cách từ hai khe đến màn.
- \( a = 0,15 \, mm = 0,15 \times 10^{-3} \, m \) là khoảng cách giữa hai khe.

Thay các giá trị vào công thức:

\[
\beta_1 = \frac{0,45 \times 10^{-6} \times 1}{0,15 \times 10^{-3}} = \frac{0,45 \times 10^{-6}}{0,15 \times 10^{-3}} = 3,0 \times 10^{-3} \, m = 3,0 \, mm
\]

### Phần 2: Tính bước sóng thứ hai (\( \lambda_2 \))

Đối với bức xạ thứ hai, chúng ta cũng có thể tính khoảng vân giao thoa \(\beta_2\) theo công thức tương tự:

\[
\beta_2 = \frac{\lambda_2 D}{a}
\]

Trong một khoảng rộng \( L = 4,8 \, cm = 0,048 \, m \) trên màn, chúng ta đã đếm được 25 vạch sáng. Gọi số vạch sáng do bức xạ thứ nhất là \( n_1 \) và bức xạ thứ hai là \( n_2 \).

Do có 5 vạch sáng trùng nhau, ta có:

\[
n_1 + n_2 - 5 = 25
\]

Từ đó, ta có:

\[
n_1 + n_2 = 30
\]

Khi đó, mỗi vạch sáng trên màn ứng với:

\[
n_1 = \frac{L}{\beta_1}, \quad n_2 = \frac{L}{\beta_2}
\]

Cho nên:

\[
\frac{L}{\beta_1} + \frac{L}{\beta_2} = 30
\]

Thay công thức khoảng vân vào:

\[
\frac{L}{\frac{\lambda_1 D}{a}} + \frac{L}{\frac{\lambda_2 D}{a}} = 30
\]

Rút gọn, ta được:

\[
\frac{aL}{\lambda_1 D} + \frac{aL}{\lambda_2 D} = 30
\]

Chia cả hai vế cho \(L\):

\[
\frac{a}{\lambda_1} + \frac{a}{\lambda_2} = \frac{30D}{L}
\]

Chúng ta biết:
- \( \lambda_1 = 0,45 \, \mu m = 0,45 \times 10^{-6} \, m \)
- \( a = 0,15 \times 10^{-3} \, m \)
- \( D = 1 \)
- \( L = 0,048 \)

Thay vào:

\[
\frac{0,15 \times 10^{-3}}{0,45 \times 10^{-6}} + \frac{0,15 \times 10^{-3}}{\lambda_2} = \frac{30 \times 1}{0,048}
\]

Tính giá trị bên trái:

\[
\frac{0,15 \times 10^{-3}}{0,45 \times 10^{-6}} = \frac{0,15}{0,45} \times 10^{3} = \frac{1}{3} \times 1000 = 333,33
\]

Vậy:

\[
333,33 + \frac{0,15 \times 10^{-3}}{\lambda_2} = 625
\]

Giải cho \( \frac{0,15 \times 10^{-3}}{\lambda_2} \):

\[
\frac{0,15 \times 10^{-3}}{\lambda_2} = 625 - 333,33 = 291,67
\]

\[
\lambda_2 = \frac{0,15 \times 10^{-3}}{291,67} = \frac{0,15}{291,67} \times 10^{-3}
\]

Rút gọn và tính giá trị:

\[
\lambda_2 = \frac{0,15 \times 10^{-3}}{291,67} = 5,144 \times 10^{-7} \, m = 514,4 \, nm
\]

Vậy bước sóng thứ hai \( \lambda_2 \approx 514,4 \, nm \).
1
0
Q Phương
hôm qua
+5đ tặng
a) 
Công thức tính khoảng vân: i = λD/a
Thay số vào:
i₁ = (0,45 x 10⁻⁶ m * 1 m) / (0,15 x 10⁻³ m)
= 3 x 10⁻³ m
= 3 mm
Vậy khoảng vân giao thoa đối với λ₁ là 3 mm.
b) 
Trong khoảng L = 4,8 cm = 48 mm có 25 vạch sáng, trong đó có 5 vạch trùng nhau. Vậy có 20 vạch sáng riêng biệt (10 vạch của λ₁ và 10 vạch của λ₂).
Vì 2 trong 5 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L, nên khoảng L chứa 9 khoảng vân i₁ và 9 khoảng vân i₂.
Tổng số vạch sáng là 25, trong đó có 5 vạch trùng nhau. Điều này có nghĩa là có 10 vân sáng của bức xạ λ₁ và 10 vân sáng của bức xạ λ₂ trong khoảng L.
Vì 2 vân trùng nhau nằm ở hai đầu của L, nên L chứa 9 khoảng vân của mỗi bức xạ.
Ta có: L = 9i₁ = 9i₂
Suy ra: i₂ = L/9 = 48 mm / 9 ≈ 5.33 mm
Áp dụng công thức tính khoảng vân cho λ₂: i₂ = λ₂D/a
Suy ra:
λ₂ = i₂a/D = (5.33 x 10⁻³ m * 0,15 x 10⁻³ m) / 1 m ≈ 0.8 x 10⁻⁶ m = 0,8 μm
Vậy bước sóng λ₂ xấp xỉ 0,8 μm.

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×