Xác định bước sóng còn lại khi biết vị trí trùng là khác loại vân - vật lý 12

Khái niệm:

Có nhiều loại giao thoa một nguồn ${\lambda }_1$ hoặc hai nguồn ${\lambda }_1; {\lambda }_2$ tương tự với 3 nguồn ${\lambda }_1; {\lambda }_2; {\lambda }_3$. Ngoài ra, ta còn giao thoa ánh sáng trắng ${\lambda }_t$. Người ta dùng phương pháp giao thoa để xác định bước sóng.

Đơn vị tính: Micrometer $\left(\mu m\right)$

Khái niệm: 

- Bậc của vân giao thoa cho chúng ta biết vân đó là vân sáng hay vân tối. Số k thể hiện bậc của loại vân đó.

- Quy ước: $k_n ; \left(n\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right)$

Đơn vị tính: Không có

Khái niệm:

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

- Khoảng vân tỉ lệ thuận với bước sóng và khoảng cách tới màn và tỉ lệ nghịch với bề rộng khe.

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$

Khái niệm:

Vị trí vân sáng thứ k $(k\in \mathrm{\mathbb{Z}})$ là tọa độ của vân sáng thứ k, không tính vân trung tâm. Ở đó giao thoa đạt cực đại và cho vân sáng. 

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$

Khái niệm:

Vân tối thứ k $(k\in \mathrm{\mathbb{Z}})$ là vị trí mà sóng giao thoa triệt tiêu và có năng lượng thấp nhất. Ở đây hai sóng kết hợp ngược pha.

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$

Khái niệm:

Vị trí trùng là vị trí mà có nhiều vân của các bước sóng khác nhau chồng chập có thể cùng sáng, cùng tối hoặc tối và sáng trùng nhau.

Đơn vị tính: milimét (mm)

Với $i_1$: Khoảng vân của bước sóng ${\lambda }_1$ $\left(mm\right)$

       a: Khoảng cách giữa hai khe $\left(mm\right)$

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

      $i_2$: Khoảng vân của bước sóng ${\lambda }_2$ $\left(mm\right)$

       ${\lambda }_1$: Bước sóng giao thoa của ánh sáng đơn sắc 1 $\left(\mu m\right)$

     ${\lambda }_2$  : Bước sóng giao thoa của ánh sáng đơn sắc 2 $\left(\mu m\right)$

Hình ảnh giao thoa : Gồm có các vân tối , vân sáng của ánh sáng đơn sắc 1, vân tối cùa ánh sáng đơn sắc 2 và vân sáng của hai bước sóng trùng nhau , vân tối của hai bước sóng trùng nhau.

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  ${\lambda }_1;{\lambda }_2$

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

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

TH1 :Với vân tối thứ $k_2$ ứng với $i_2$

       Với vân sáng thứ $k_1$ ứng với $i_1$

$d=\left|x_{t_{{\lambda }_2}}-x_{s_{{\lambda }_1}}\right|=\left|\left(k_2-0,5\right)i_2-k_1{i}_1\right|=\left|\left(\left(k_2-0,5\right){\lambda }_2-k_1{\lambda }_1\right)\right|\frac{D}{a}$

TH2 :Với vân sáng thứ $k_2$ứng với $i_2$

       Với vân tối thứ $k_1$ ứng với $i_1$

$d=\left|x_{s_{{\lambda }_2}}-x_{t_{{\lambda }_1}}\right|=\left|\left(k_2\right)i_2-\left(k_1-0,5\right)i_1\right|=\left|\left(k_2{\lambda }_2-\left(k_1-0,5\right){\lambda }_1\right)\right|\frac{D}{a}$

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.

Vị trí vân tối:$x_{t_k}=\left(k-\frac{1}{2}\right)i=\left(k-\frac{1}{2}\right).\frac{\lambda D}{a}=x_{t_{k+1}}-i$

Với k là bậc của vân giao thoa $\left(k>0,k\in \mathrm{\mathbb{Z}}\right)$

$k=1 ; x_{t_1}=\frac{i}{2} \left(mm\right)$ : vân tối thứ 1

$k=2 ;x_{t_2}=\frac{3i}{2} \left(mm\right)$ : vân vân tối thứ 2

Các vân tối đối xứng qua vân trung tâm có cùng thứ bậc