Thư Viện Công Thức Vật Lý

TH1 Khoảng cách giữa các vân sáng:

Gọi $k_1,k_2$ lần lượt là bậc  của vân sáng ứng với  ${\lambda }_1;{\lambda }_2$

$d=\left|x_{s_{{\lambda }_2}}-x_{s_{{\lambda }_1}}\right|=\left|k_2{i}_2-k_1{i}_1\right|=\left|\left(k_2{\lambda }_2-k_1{\lambda }_1\right)\right|\frac{D}{a}$

TH2 Khoảng cách giữa các vân tối:

Gọi $k_1,k_2$ lần lượt là bậc  của vân tối ứng với  ${\lambda }_1;{\lambda }_2$

$d=\left|x_{t_{{\lambda }_2}}-x_{t_{{\lambda }_1}}\right|=\left|k_2{i}_2-k_1{i}_1\right|=\left|\left(k_2{\lambda }_2-k_1{\lambda }_1\right)\right|\frac{D}{a}$

Ban đầu tại M là vân tối : $x_M=\left(k_1-\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda D}{a}$

Lúc sau cũng tại M là vân tối $x_M=\left(k_2-\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda \left(D\right)}{a+∆a}$

$$\begin{gathered} \Rightarrow \frac{k_2-{\displaystyle \frac{1}{2}}}{k_1-{\displaystyle \frac{1}{2}}}=1+\frac{∆a}{a} \\ \Rightarrow ∆a=\frac{k_2-k_1}{k_1-{\displaystyle \frac{1}{2}}}a \end{gathered}$$

TH2

Ban đầu tại M là vân sáng : $x_M=\left(k_1\right)\frac{\lambda D}{a}$

Lúc sau cũng tại M là vân sáng $x_M=\left(k_2\right)\frac{\lambda \left(D\right)}{a+∆a}$

$$\begin{gathered} \Rightarrow \frac{k_2}{k_1}=1+\frac{∆a}{a} \\ \Rightarrow ∆a=\frac{k_2-k_1}{k_2}a \end{gathered}$$

Với $k_1$ là bậc giao thoa của vân tối tại M lúc đầu

$k_2$ là bậc giao thoa của vân tối tại M lúc sau

$∆a<0$: Khoảng cách 2 khe lại gần.

$∆a>0$ Khoảng cách 2 khe ra xa.

Với $k_1,k_2$ là bậc của vân giao thoa.

$x_{t_{k1}}=\left(k_{t1}-\frac{1}{2}\right)i$

$x_{s_{k2}}=\left(k_{s1}\right)i$

$\Rightarrow L=\left|k_1-k_2-\frac{1}{2}\right|i=\left|k_1-k_2-\frac{1}{2}\right|\frac{\lambda D}{a}$

Nếu $k_{t1}>k_{s1}$

$L=\left(k_{t1}-k_{s1}-\frac{1}{2}\right)i=\left(k_{t1}-k_{s1}-\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda D}{a}$

Nếu $k_{t1}\le k_{s1}$

$L=\left(k_{s1}-k_{t1}+\frac{1}{2}\right)i=\left(k_{s1}-k_{t1}+\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda D}{a}$

Vị trí vân sáng:

$x_{s_k}=ki=k.\frac{\lambda D}{a}=x_{s_{k+1}}-i$

Với k là bậc của vân giao thoa $\left(k\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right)$

$k=0$ : vân sáng trung tâm

$k=1 ;x_{s_1}=i \left(mm\right)$ : vân sáng bậc 1

Hai vân sáng đối xứng nhau qua trung tâm và cùng thứ bậc giao thoa.

Định nghĩa

Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân tối hoặc hai vân sáng liên tiếp .

Công thức :

$i=\frac{\lambda D}{a}=\left|x_{s_{k+1}}-x_{s_k}\right|=\left|x_{t_{k+1}}-x_{t_k}\right|$

Với 

$i:$Khoảng vân $\left(mm\right)$

$\lambda$ :Bước sóng ánh sáng $\left(\mu m\right)$

$D$: Khoảng cách từ khe đến màn $\left(m\right)$

$a$: Khoảng cách của 2 khe $\left(mm\right)$

$x_{s_{k+1}}$: Vị trí vân sáng bậc k +1$\left(mm\right)$

$x_{s_k}$: Vị trí vân sáng bậc k $\left(mm\right)$

$x_{t_{k+1}}$: Vị trí vân tối bậc k +1$\left(mm\right)$

$x_{t_k}$: Vị trí vân tối bậc k $\left(mm\right)$

$W_{đ}=n{W}_t\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=\pm \frac{A}{\sqrt{n+1}}\\ v=\pm v_{max}\sqrt{\frac{n}{n+1}}\end{array}\right.$

Chú thích:

$W_{đ}$: Động năng $\left(J\right)$

$W_t$: Thế năng $\left(J\right)$

$n$: Số dương bất kỳ

$x$: Li độ của chất điểm $(cm, m)$

$A$: Biên độ dao động $(cm, m)$

$v$: Vận tốc của chất điểm tại vị trí có li độ $x$ $(cm/s, m/s)$

$v_{max}$: Vận tốc cực đại của chất điểm $(cm/s, m/s)$

Một số vị trí đặc biệt và quan hệ năng lượng tại điểm đó

(lưu ý: có thể lấy đối xứng các vectơ qua trục Ox và Oy để suy ra những vị trí còn lại)

CHỨNG MINH CÔNG THỨC

Tọa độ x:

$W=W_t+n{W}_t \iff \frac{1}{2}k{A}^2=(n+1).\frac{1}{2}k{x}^2\Rightarrow \mathit{x}\mathbf{=}\mathbf{\pm }\frac{\mathbf{A}}{\sqrt{\mathbf{n}\mathbf{+}\mathbf{1}}}$

Vận tốc v: 

$W=W_d+\frac{1}{n}{W}_d\iff \frac{1}{2}k{A}^2=\frac{n+1}{n}.\frac{m{v}^2}{2}\iff A^2=\frac{n+1}{n}.\frac{v^2}{{\omega }^2}\Rightarrow \mathit{v}\mathbf{=}\mathbf{\pm }\mathit{\omega }\mathit{A}\sqrt{\frac{\mathbf{n}}{\mathbf{n}\mathbf{+}\mathbf{1}}}\mathbf{=}\mathbf{\pm }{\mathit{v}}_{\mathbf{m}\mathbf{a}\mathbf{x}}\sqrt{\frac{\mathbf{n}}{\mathbf{n}\mathbf{+}\mathbf{1}}}$

CÔNG THỨC TƯƠNG TỰ 

Khi $W_t=n{W}_d \Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=\pm A\sqrt{\frac{n}{n+1}}\\ v=\pm \frac{v_{max}}{\sqrt{n+1}}\end{array}\right.$

Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là đại lượng bảo toàn.

$W=\frac{1}{2}.m.v^2+\frac{1}{2}.k.{(∆l)}^2 =\frac{1}{2}.m.{v^2}_{max}=\frac{1}{2}.k.{(∆l_{max})}^2 =const$

Chú thích:

$W$: cơ năng $\left(J\right)$.

$W_{đ}; W_{đmax}$: động năng - động năng cực đại $\left(J\right)$.

$W_{đh}; W_{đh max}$: thế năng - thế năng đàn hồi cực đại $\left(J\right)$.

Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi, trọng lực, ngoài ra nếu chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát... thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Công của lực cản, lực ma sát.. sẽ bằng độ biến thiên cơ năng.

Định nghĩa:

Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của một vật là đại lượng bảo toàn.

Nếu động năng giảm thì thế năng tăng ( động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại.

Tại vị trí động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược  lại.

Chú thích:

$W$: cơ năng $\left(J\right)$.

$W_{đ};W_{đmax}$: động năng - động năng cực đại $\left(J\right)$.

$W_t;W_{t max}$: thế năng - thế năng cực đại $\left(J\right)$.

Định lý động năng:

Độ biến thiên động năng của vật bằng với công của ngoại lực tác dụng lên vật.

Chú thích:

$A$: công do ngoại lực tác động $\left(J\right)$.

$∆W_{đ}$: độ biến thiên động năng của vật $\left(J\right)$.

$W_{đ2}$: động năng lúc sau của vật $\left(J\right)$.

$W_{đ1}$: động năng lúc đầ của vật $\left(J\right)$.

Công thức độc lập theo thời gian:

Từ định lý động năng này, sau khi biến đổi sẽ cho ra hệ thức độc lập theo thời gian.

Ta có $A=∆W_{đ}=\frac{1}{2}m.v_2^2-\frac{1}{2}m.v_1^2$

$$\begin{gathered} \iff A=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2) \\ \iff F.s=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2) \\ \iff v^2-v_0^2=2.a.S \end{gathered}$$

Bản chất công thức độc lập theo thời gian được xây dựng từ định lý động năng.