Khoảng cách giữa vân tối bậc k1 và vân sáng bậc k2 cùng phía - vật lý 12

Khái niệm:

- Ánh sáng là một bức xạ điện từ và có sóng. Vì sóng ánh sáng cũng giống như sóng biển, sẽ có sóng lớn và sóng nhỏ. Độ lớn của sóng gọi là bước sóng.

- Theo vật lý, bước sóng chính là khoảng cách gần nhất dao động cùng pha. Có thể hiểu đơn giản, nó là khoảng cách giữa 2 đỉnh của sóng (gọi là điểm dao động cực đại) gần nhau nhất, là giữa 2 cấu trúc lặp lại của sóng.

Đơn vị tính: mét ($m$)

Khái niệm:

Bề rộng của khe giao thoa $S_1{S}_2$ là độ rộng của giữa 2 khe dùng trong giao thoa và ở đây là giao thoa khe Young. Muốn vân giao thoa rõ ta dùng khe có kích thước nhỏ.

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

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 cách từ hai khe đến màn là khoảng cách giữa trung điểm hai khe và O. Khoảng cách từ hai khe đến màn chắn càng lớn ảnh giao thoa càng rõ.

Đơn vị tính: mét $\left(m\right)$

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 $\left(mm\right)$

Phát biểu: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng $hf$, trong đó $f$ là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn $h$ là một hằng số.

Chú thích:

$\epsilon$: năng lượng $\left(J\right)$

$h$: hằng số Planck với $h=6.625.{10}^{-34}$$J.s$

$f$: tần số của ánh sáng đơn sắc $\left(Hz\right)$

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng đơn sắc $\left(m\right)$

$c=3.{10}^{8}m/s$: tốc độ của ánh sáng trong chân không

Thuyết lượng tử ánh sáng:

- Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon.

- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số $f$, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng $hf$.

- Trong chân không, photon bay với tốc độ $c=3.{10}^8$$m/s$ dọc theo các tia sáng.

- Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon.

- Photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có photon đứng yên.

Phát biểu:

- Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi mặt kim loại được gọi là hiện tượng quang điện.

- Định luật về giới hạn quang điện: Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó.

Trong đó:

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng kích thích $\left(m\right)$

${\lambda }_0$: giới hạn quang điện của kim loại $\left(m\right)$

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc:

Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380$nm$ (ứng với màu tím trên quang phổ) đến chừng $760nm$ (ứng với màu đỏ) là ánh sáng nhìn thấy được (khả kiến).

Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không:

Giới hạn quang điện của một số kim loại:

Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài ở kim loại kiềm. 

Phát biểu: 

- Ánh sáng có bản chất điện từ.

- Ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt: Ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt.

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 $\left(mm\right)$

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.