Phan Minh Chánh | Tin tức | Bổ trợ kiến thức VL 12 | Giao thoa ánh sáng
 Thứ bảy, ngày 25 tháng 11 năm 2017   TIN MỚI: 
 

Tin tức » Bổ trợ kiến thức VL 12 25.11.2017 21:52
 
Di chuyển nút trượt để tăng cỡ chữ
Giao thoa ánh sáng
[ 06.01.2012 05:25 | 64476 lần đọc ]

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.


Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt.

II- Thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng

1/ Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc

Cho chùm sáng trắng qua kính lọc sắc ta sẽ được chùm sáng đơn sắc. Cho chùm ánh sáng đơn sắc qua hai khe hẹp S1 và S2 đặt rất gần nhau và song song với nhau.

– Đặt mắt sau màn chứa hai khe S1 và S2 sao cho chùm ánh sáng qua hai khe lọt vào mắt. Điều tiết mắt nhìn vào khe S ta sẽ thấy có một vùng sáng hẹp, trong đó có những vạch sáng và vạch tối xen kẽ nhau một cách đều đặn. Hiện tượng này gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.

2/ Thí nghiệm với ánh sáng trắng

– Trong thí nghiệm trên, bỏ kính lọc sắc đi, thì ánh sáng qua khe S là ánh sáng trắng. Khi đó ta sẽ thấy một vạch sáng trắng chính giữa, hai bên có những dãy màu như cầu vồng: tím ở trong – gần vân sáng trung tâm hơn, đỏ ở ngoài – xa vân sáng trung tâm hơn.

3/ Giải thích hiện tượng

Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ giải thích được khi công nhận ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch sáng, tối trong thí nghiệm gọi là các vân giao thoa.

    - Sóng ánh sáng phát ra từ hai nguồn S1 và S2 có:

     

  • Cùng tần số với sóng phát ra từ S.
  • Khoảng cách từ S đến S1 và S2 hoàn toàn xác định nên hai sóng phát ra từ S1, S2 có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
  • Sóng ánh sáng phát ra từ hai nguồn S1 và S2 là hai sóng kết hợp.

    - Vùng gặp nhau của hai sóng này có:

     

  • Những điểm chúng dao động cùng pha tạo thành vân sáng.
  • Những điểm chúng dao động ngược pha tạo thành vân tối.

– Trong thí nghiệm với ánh sáng trắng, tại vân trung tâm là vân màu trắng vì tại đây có sự trùng vân sáng trung tâm của các ánh sáng đơn sắc. Ở hai bên thì các vân sáng đơn sắc không trùng nhau nên tạo ra dãy cầu vồng (tím ở trong – gần vân sáng trung tâm hơn; đỏ ở ngoài – xa vân sáng trung tâm hơn).

4/ Kết luận

 

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.

III- Vị trí và khoảng cách vân giao thoa

1/ Biểu thức hiệu đường đi của tia sáng

– Xét một điểm M bất kỳ nằm trên miền giao thoa là vị trí của một vân giao thoa nào đó.

2/ Vị trí vân sáng và vân tối
a. Vị trí vân sáng

Tại M là vân sáng khi hai sóng ánh sáng tới M cùng pha, do đó hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng từ hai nguồn tới M bằng số nguyên lần bước sóng.


 

b. Vị trí vân tối

 

Tại M là vân tối khi hai sóng ánh sáng tới M ngược pha, do đó hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng từ hai nguồn tới M bằng số bán nguyên lần bước sóng.



– Trong đó:
x là khoảng cách từ vân sáng đang xét đến vân sáng trung tâm tại O.
k là bậc giao thoa (k = 0; ±1; ±2; ±3. . . )
λ là bước sóng ánh sáng (m)
D là khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn (m).
a là khoảng cách giữa hai khe S1 và S2 (m).

 

c. Khoảng cách vân

 

Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau.


 

IV- Bước sóng ánh sáng

1/ Đo bước sóng ánh sáng

– Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng ta có thể đo D và sử dụng kính lúp, kính hiển vi để xác định a và i từ đó ta suy ra bước sóng của ánh sáng từ công thức i = .

2/ Bước sóng và màu sắc ánh sáng
    - Thực hiện việc đo bước sóng của ánh sáng đơn sắc ta thấy:

     

  • Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định.
  • Màu của ánh sáng đơn sắc gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ.
  • Ngoài các màu đơn sắc, còn có các màu không đơn sắc, là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau.
3/ Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng
  • Chiết suất của một môi trường trong suốt nhất định đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng đó.
  • Chiết suất của môi trường trong suốt nhất định đối với ánh sáng có bước sóng dài thì nhỏ hơn chiết suất của môi trường đối với ánh sáng có bước sóng ngắn.

V- Ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

 

 


Bài giảng video

Bài Đọc thêm


  • Hai luận điểm: Ánh sáng là hạt của Newton và ánh sáng là sóng của Christian Huygens .
  • Thomas Young sinh năm 1773 mất năm 1829.
  • Thomas Young là một bác sĩ và vật lý học người Anh. Ông là một sinh viên nổi tiếng tại Cambridge.
  • Ông nghiên cứu y học tại London, Edinburgh, Göttingen và theo nghề y tại London.
  • Ông là người đầu tiên phát hiện cơ chế điều tiết của mắt. 
  • Ông phát hiện ra nguyên nhân gây ra loạn thị.
  • Ông là người khởi xướng lý thuyết sắc ba: mắt chỉ cần ba màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương để nhìn. ( Năm 1965, các thí nghiệm sinh học chứng tỏ trong mắt có các tế bào hình nón) 
  • Ông còn nghiên cứu về sức căng mặt ngoài, độ đàn hồi (suất Young-thang đo độ cứng của vật liệu).
  • Năm 1805, Thomas Young làm thí nghiệm Giao thoa ánh sáng với dụng cụ mà ngày nay ta gọi là Hai khe Young.


  • Ông dùng một cái gương để hướng chùm tia ánh sáng mảnh để chiếu sáng 2 khe nhỏ và quan sát được những dải sáng tối ở trên tường (vân giao thoa).
Young's double-slit experiment
  • Thí nghiệm của Young minh chứng sự lan truyền của ánh sáng như những sóng.
  • Năm 1924, nhà vật lý Pháp Louis de Broglie cho rằng chùm electron hoặc hạt vật chất khác cũng có những thuộc tính sóng.
  • Thí nghiệm kiểm tra tính chất sóng của electron: Hai ông Davisson và Germer lặp lại thí nghiệm khe Young bằng chùm electron và quan sát được các vân giao thoa của electron.


Tập tin:Ebohr1.svg

Mô phỏng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng



Hiện tượng giao thoa trên mặt chất lỏng
Ứng dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng cho máy tính:
Các nhà khoa học ở trường Đại học Rochester đã chế tạo được một máy tính đơn giản, trong đó kết hợp được năng lực tính toán cực kỳ nhanh của cơ học lượng tử với tính năng dễ điều khiển của ánh sáng.

 

Thiết bị này đã chứng minh rằng nhờ vào một nhóm nguyên tử đặc biệt, các nhà khoa học có thể thực hiện được một khối lượng tính toán khổng lồ gần như trong nháy mắt dựa trên việc điều khiển ánh sáng, một điều có tính khả thi hơn nhiều so với trường hợp điều khiển từng nguyên tử.

Kết quả đem lại sẽ là những máy tính có khả năng thực hiện được một số nhiệm vụ nhanh gấp hàng tỷ lần những siêu máy tính hiện nay, bằng việc sử dụng một công nghệ tương đối đơn giản mà đã được hiểu tường tận.

Công trình nghiên cứu này đã được trình bày tại cuộc Hội thảo tại Baltimore về Laze và Điện tử học quang lượng tử.

Thiết bị này lợi dụng tính chất giao thoa lượng tử, một tính chất giúp cho những máy tính lượng tử có tốc độ tính toán tăng nhanh theo hàm mũ trong việc thực hiện các nhiệm vụ như tìm chìa khoá mật mã, hay tìm kiếm thông tin nằm trong một khối lượng cơ sở dữ liệu khổng lồ.

Những máy tính thông thường sử dụng những để thực hiện nhiệm vụ một cách lần lượt, trong khi tính chất giao thoa ánh sáng cũng hiệu quả ngang với giao thoa lượng tử trong việc truy cập thông tin nằm trong cơ sở dữ liệu.

"Đây là một cú hích mạnh mẽ cho tiến trình xử lý thông tin dựa vào cơ học lượng tử" - Ian Walmsley, Giáo sư quang học ở trường Đại học Rochester, người đã sáng chế ra loại máy tính trên cho biết. "Ta có thể dùng cơ học lượng tử để thực hiện những công việc mà những máy tính thông thường không thể làm được".

Walmsley bổ sung thêm: "Điều cho thấy ở đây là khi ta đã tạo ra được một chiếc máy tính lượng tử dựa hoàn toàn vào tính giao thoa lượng tử thì ta cũng có thể chế tạo được máy tính dựa hoàn toàn vào giao thoa ánh sáng mà cũng có được hiệu quả tương đương, không hề thua kém. Và ánh sáng thì dễ điều khiển hơn nhiều so với hệ thống lượng tử”.

Một trong những trở ngại lớn nhất đối với máy tính lượng tử là phải cần đến mối quan hệ ràng buộc (Entanglement), tức là một trạng thái mà các hạt có những mối ràng buộc nhau, cùng chia sẻ nhiều tính chất giống nhau. Mối quan hệ ràng buộc như thế rất khó tạo ra và cho đến nay, các nhà khoa học chỉ có khả năng tạo ra với một vài hạt mà thôi. Nhưng chẳng bao lâu sau, họ phát hiện ra rằng đối với những nhiệm vụ như tìm kiếm cơ sở dữ liệu, nếu ứng dụng hiện tượng giao thoa lượng tử thì không nhất thiết phải dùng đến mối ràng buộc nói trên. Khi Walmsley được thông báo về điều này, ông tin rằng có thể chế tạo ra loại máy tính có ứng dụng tính chất giao thoa ánh sáng thay vì phải dùng đến sự giao thoa của những hạt ở cấp dưới nguyên tử. Walmsley nói: "Chúng tôi muốn chứng minh rằng những công việc đã được thực hiện ở máy tính lượng tử thì cũng có được hiệu quả tương tự như thế nếu ta ứng dụng các quá trình quang học".

Máy tính của Walmsley ứng dụng một linh kiện telluri đioxit trong suốt, gọi là bộ điều biến âm thanh- ánh sáng. Linh kiện này hoạt động tương tự như một cơ sở dữ liệu dựa vào việc lưu trữ thông tin ở dạng sóng âm thanh.

Một bộ biến năng gây rung động cho một phía của bộ điều biến truyền sóng qua đó giống hệt như chiếc loa phóng thanh truyền sóng âm vào không khí. Những sóng âm này làm cho một số bộ phận ở bộ điều biến bị nén lại, trong khi đó một vài bộ phận khác nở ra, tạo nên một hình mẫu nhất định biểu thị cho thông tin của cơ sở dữ liệu.

Để tìm cơ sở dữ liệu, Walmsley chiếu một chùm tia vào bộ điều biến. Chùm tia này thoạt đầu được tách ra làm hai, một phần được đưa qua lăng kính để tạo nên một cầu vồng ánh sáng ở tần số khác nhau trước khi dọi vào bộ điều biến. Từng tần số ánh sáng chiếu vào bộ phận bị nén vào hoặc nở ra của linh kiện telluri đioxit và bị bẻ cong, giống như chiếc que cắm vào cốc nước vậy. Nhờ trộn chùm mới này với phần chùm tia ban đầu được truyền vào linh kiện, một tần số ánh sáng duy nhất đã phát sinh ra và khác trước khi đi qua cơ sở dữ liệu. Cho nên, ở trường hợp của Walmsley, ông cho 50 tần số ánh sáng qua bộ điều biến, và giả sử tần số thứ 20 bị thay đổi thì biết ngay được là thông tin cần tìm nằm ở vị trí 20 ở trong cơ sở dữ liệu.

Nếu là máy tính thông thường, nó phải kiểm tra 20 lần mới tìm được vị trí. Giả sử cơ sở dữ liệu của ta là cả cuốn danh bạ điện thoại của Manhattan thì để tìm được một số điện thoại, một máy tính thông thường phải thực hiện hàng triệu lần tìm kiếm, trong khi đó máy tính dùng ánh sáng có thể định vị ngay chỉ sau một lần tìm kiếm.

Điều làm cho chiếc máy tính mới này đặc biệt hấp dẫn, đó là nó rất đơn giản so với những máy tính lượng tử. Các nhà khoa học đã có kinh nghiệm nhiều chục năm nay trong việc điều khiển ánh sáng và tất cả những khái niệm ở đây đều dựa trên cơ sở vật lý cổ điển của thế kỷ XIX mà đã được hiểu biết hết sức tường tận, mặc dù, như Walmsley cho biết , công nghệ để tiến hành công việc thực nghiệm mới chỉ xuất hiện 10 năm gần đây. "Quả thực, chúng ta đang đưa vật lý lên những tầm cao mới dựa trên sự giúp đỡ của công nghệ quang học; một sự kết năng mà đối với các nhà khoa học ở Rochester là quá dễ, và nó thể hiện những mối quan hệ chặt chẽ giữa khoa học cơ bản và công nghệ"- Walmsley nói.

Công trình nghiên cứu này do Bộ Quốc phòng Mỹ tài trợ thông qua Trung tâm nghiên cứu Thông tin Lượng tử.

PMC


Tin liên quan:
Tia X (Tia Roentgen) [14.03.2012 04:41 | 59028 lần đọc]
Tia hồng ngoại và tia tử ngoại [13.03.2012 03:29 | 63195 lần đọc]
Các loại quang phổ [08.01.2012 18:17 | 63314 lần đọc]
Tán sắc ánh sáng [28.12.2011 23:23 | 28276 lần đọc]
Đại cương dòng điện xoay chiều [12.12.2011 06:42 | 23001 lần đọc]
Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng [04.12.2011 23:24 | 23518 lần đọc]
Hướng dẫn giải bài tập vật lý SGK vật lý 12 [27.10.2011 23:58 | 28395 lần đọc]


Những bản tin khác:
 Tia X (Tia Roentgen) [14.03.2012 04:41 | 59028 lần đọc]
 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại [13.03.2012 03:29 | 63195 lần đọc]
 Các loại quang phổ [08.01.2012 18:17 | 63314 lần đọc]
 Tán sắc ánh sáng [28.12.2011 23:23 | 28276 lần đọc]
 Đại cương dòng điện xoay chiều [12.12.2011 06:42 | 23001 lần đọc]
 Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng [04.12.2011 23:24 | 23518 lần đọc]
 Điện từ trường – Sóng điện từ [23.10.2011 02:42 | 20448 lần đọc]
 Ứng dụng sóng dừng vào nhạc cụ [21.10.2011 17:38 | 21806 lần đọc]
 Âm sắc [21.10.2011 17:29 | 21731 lần đọc]
 Sóng âm [20.10.2011 19:31 | 21221 lần đọc]



Gửi tin
Lên đầu trang
DANH MỤC  

Chuyên đề
Tư liệu

Danh nhân
VL lý thú

Ebook
Web hay

Giáo trình
Luyện thi

Video
Mô phỏng

PPT
Đề thi

CNTT
Chuyện vui

Du lịch
Ẩm thực
Tài liệu 

Mở tất cà | Đóng tất cả
Physics formulas 
Tin liên quan 
Tia X (Tia Roentgen) Tia X (Tia Roentgen)

Tia X hay X quang hay tia Röntgen là một dạng của sóng điện từ, nó có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nanômét tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz và năng lượng từ 120 eV đến 120 keV. Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia Gamma.
Tia hồng ngoại và tia tử ngoại Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Sự khám phá ra tia hồng ngoại thường được cho là công lao của William Herschel, nhà thiên văn học đầu thế kỉ 19. Herschel dùng lăng kính để tán xạ ánh sáng từ Mặt Trời và khám phá ra tia hồng ngoại, nằm ngoài vùng ánh sáng khả kiến gần phần ánh sáng đỏ, thông qua sự ghi chép trên một nhiệt kế.
Các loại quang phổ Các loại quang phổ

Máy quang phổ là một dụng cụ dùng để phân tích một chùm ánh sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau, dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.
Giao thoa ánh sáng Giao thoa ánh sáng

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.
Bài toán xác định thời gian trong dao động điều hòa Bài toán xác định thời gian trong dao động điều hòa

Việc xác định thời gian trong dao động điều hòa là một vấn đề khó trong chương trình vật lí lớp 12, các em học học sinh thường bối rối khi gặp vấn đề này. Để giải bài toán loại này, học sinh thường sử dụng những kiến thức liên quan đến phương trình lượng giác, tuy nhiên phương pháp này thuần túy toán học, phức tạp và dễ gây nhầm lẫn. Bài viết nhằm giúp các em khắc phục những nhược điểm đó
Tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng

Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm ánh sáng trắng khi qua lăng kính không những bị khúc xạ lệch về phía đáy lăng kính mà còn tách ra nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau.
Đại cương dòng điện xoay chiều Đại cương dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến thiên theo thời gian. Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu dùng các Thyristor. Trong kỹ thuật nguồn xoay chiều được ký hiệu là AC (viết tắt của Alternating Current) hoặc ký hiệu bởi hình ~ (dấu ngã - hình sin).
Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng Máy biến áp - Sự truyền tải điện năng

Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó.
Phương pháp sử dụng số phức để giải toán vật lý Phương pháp sử dụng số phức để giải toán vật lý

Tài liệu áp dụng Phương pháp sử dụng số phức để giải toán vật lý 12 phần dòng điện xoay chiều
Hướng dẫn giải bài tập vật lý SGK vật lý 12 Hướng dẫn giải bài tập vật lý SGK vật lý 12

Chúng tôi giới thiệu với các bạn tài liệu hướng dẫn giải bài tập vật lý SGK vật lý 12, giúp các bạn tham khảo trong việc chuẩn bị bài mới hay củng cố kiến thức ở mức độ thông hiểu vận dụng cơ bản.

 Giải Nobel Vật Lý 2017 được trao cho việc dò tìm sóng hấp dẫn  Những đoạn clip hay hỗ trợ giảng dạy bộ môn Vật lý tham khảo  LP_TestDesign - Chương trình sọan thảo, trộn đề trắc nghiệm.  Khoa học vũ trụ: Hành tinh nghiêng xoay quanh các ngôi sao nhỏ khó có thể tồn tại sự sống  10 loại chất liệu "thần kỳ" thách thức mọi định luật vật lý  Giải Nobel Vật Lý 2016 được trao cho 3 nhà khoa học phát hiện ra "đặc tính kỳ lạ" của vật chất rắn  Con người có thể du hành ngược thời gian ?  Con người có thể du hành ngược thời gian ?  Einstein: "Logic sẽ đưa chúng ta từ điểm A đến điểm B. Trí tưởng tượng sẽ đưa chúng ta tới mọi nơi"  Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn  Sóng hấp dẫn - phát hiện thế kỷ của nhân loại  Lời giải thích mới cho việc thời gian không quay ngược lại  So sánh lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời  Những lầm tưởng khoa học "chuẩn" nhưng cần phải "chỉnh"  Qtespro - Phần mềm luyện thi trắc nghiệm vậy lý  Định nghĩa chính xác về ánh sáng  Khám phá các dao động neutrino giành Giải Nobel Vật lí 2015  Làm thế nào xe đạp có thể đứng thẳng mà không bị ngã?  Đố bạn làm được: kéo rời 2 cuốn sách đan xen nhau  Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?  Khoa học lý giải sự ảnh hưởng của hiện tượng Nguyệt thực đến con người  Tia Gamma (Ɣ)- Khám phá nguồn gốc của Tia Gamma  Nhà ảo thuật vật lý  Chụp được hình ảnh đầu tiên trong lịch sử tính chất lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng  MindMup và Creately - Công cụ vẽ sơ đồ tư duy trực tuyến  Chuyện gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đi xuyên qua tâm Trái đất?  Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2  Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời  Andre-Marie Ampere - Nhà phát minh ra điện từ trường  Phần mềm luyện thi Vật Lý chất lượng cao Fomica 
Website thiết kế trên hệ thống NukeViet 2.0 - Phát triển từ Mã nguồn PHP-NUKE
Lưu hành theo giấy phép của GNU/GPL
---»«---
Thiết lập và quản trị : Phan Minh Chánh
THPT Chơn Thành - Bình Phước - ĐT : 0908742177 - Email : minhchanh@vtic.vn
---»«---
Lên đầu trang