Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng, khoảng vân đóng vai trò quan trọng, giúp ta xác định vị trí các vân sáng và vân tối trên màn. Vậy, Chọn Câu đúng Khi Nói Về Khoảng Vân Trong Giao Thoa Với ánh Sáng đơn Sắc như thế nào? Bài viết này sẽ cung cấp kiến thức chi tiết và đầy đủ nhất về khoảng vân, giúp bạn nắm vững bản chất và ứng dụng của nó.
1. Định nghĩa và công thức tính khoảng vân
Khoảng vân (ký hiệu là i) là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng vân được tính theo công thức:
i = λD/a
Trong đó:
- λ (lambda): Bước sóng của ánh sáng đơn sắc (đơn vị: mét – m).
- D: Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát (đơn vị: mét – m).
- a: Khoảng cách giữa hai khe (đơn vị: mét – m).
Ảnh: Minh họa công thức tính khoảng vân i = λD/a trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, với các thành phần bước sóng ánh sáng (λ), khoảng cách từ khe đến màn (D) và khoảng cách giữa hai khe (a).
2. Đặc điểm của khoảng vân
- Tính đều: Các khoảng vân trong một hệ vân giao thoa (khi sử dụng ánh sáng đơn sắc) có độ rộng bằng nhau.
- Phụ thuộc vào bước sóng: Khoảng vân tỉ lệ thuận với bước sóng của ánh sáng. Ánh sáng có bước sóng càng lớn thì khoảng vân càng rộng và ngược lại.
- Phụ thuộc vào khoảng cách D: Khoảng vân tỉ lệ thuận với khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát.
- Phụ thuộc vào khoảng cách a: Khoảng vân tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai khe. Khi khoảng cách giữa hai khe tăng lên, khoảng vân giảm đi.
3. Ứng dụng của khoảng vân
- Xác định vị trí vân sáng và vân tối: Biết khoảng vân, ta có thể dễ dàng xác định vị trí của các vân sáng và vân tối trên màn so với vân sáng trung tâm.
- Đo bước sóng ánh sáng: Từ công thức tính khoảng vân, ta có thể suy ra công thức tính bước sóng ánh sáng: λ = ia/D. Như vậy, bằng cách đo khoảng vân, khoảng cách giữa hai khe và khoảng cách từ hai khe đến màn, ta có thể xác định được bước sóng của ánh sáng sử dụng trong thí nghiệm.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến giao thoa ánh sáng: Sự thay đổi của khoảng vân khi thay đổi các yếu tố như bước sóng, khoảng cách giữa hai khe, khoảng cách từ hai khe đến màn giúp ta hiểu rõ hơn về bản chất của hiện tượng giao thoa ánh sáng.
4. Các câu hỏi thường gặp về khoảng vân
-
Câu hỏi: Điều gì xảy ra với khoảng vân khi tăng bước sóng ánh sáng?
- Trả lời: Khoảng vân tăng lên.
-
Câu hỏi: Điều gì xảy ra với khoảng vân khi giảm khoảng cách giữa hai khe?
- Trả lời: Khoảng vân tăng lên.
-
Câu hỏi: Khoảng vân có thay đổi khi sử dụng ánh sáng trắng không?
- Trả lời: Có, khi sử dụng ánh sáng trắng, các vân sáng có màu sắc khác nhau, với vân trung tâm là vân sáng trắng, và các vân khác tạo thành dải màu cầu vồng. Khoảng vân của mỗi màu sắc khác nhau sẽ khác nhau.
Ảnh: Hình ảnh giao thoa ánh sáng trắng, minh họa sự phân tách màu sắc tạo thành dải quang phổ liên tục từ đỏ đến tím, với vân trung tâm là vân sáng trắng.
5. Bài tập ví dụ
Trong thí nghiệm Young, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Ánh sáng sử dụng có bước sóng 0.5μm. Tính khoảng vân.
- Giải:
- Áp dụng công thức: i = λD/a
- Thay số: i = (0.5 x 10^-6 m x 2 m) / (1 x 10^-3 m) = 1 x 10^-3 m = 1mm
- Vậy, khoảng vân là 1mm.
6. Kết luận
Hiểu rõ về khoảng vân là yếu tố then chốt để nắm vững hiện tượng giao thoa ánh sáng. Nắm vững định nghĩa, công thức tính, đặc điểm và ứng dụng của khoảng vân sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập liên quan một cách dễ dàng và hiểu sâu sắc hơn về bản chất sóng của ánh sáng. Việc chọn câu đúng khi nói về khoảng vân trong giao thoa với ánh sáng đơn sắc không còn là vấn đề khó khăn khi bạn đã trang bị đầy đủ kiến thức.