Giáo án Vật lí 12 Bài 25: Giao thoa ánh sáng

Ngày soạn: 10/02/2024
Tiết 43: GIAO THOA ÁNH SÁNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Mô tả được hiện tượng nhiễu xạ - giao thoa ánh sáng.
- Nắm được điều kiện giao thoa ánh sáng và xác định được vị trí vân sáng - vân tối.
- Nắm được khái niệm khoảng vân, công thức tính khoảng vân.
- Biết được ứng dụng của thí nghiệm Young trong thực tiễn.
- Biết được khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, mối liên quan giữa bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng. 2. Năng lực a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Nắm chắc và vận dụng được công thức xác định vị trí vân sáng, vị trí vân tối, khoảng vân.
- Vận dụng lý thuyết để giải thích một số hiện tượng thức tế. 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
- Bài giảng powerpoint gửi cho học sinh học online: Video bài dạy cùng hình vẽ, thí nghiệm ảo mô
phỏng hình vẽ thí nghiệm 25.1 và 25.2 - Phiếu học tập.
Phiếu học tập số 1
Câu 1: Quan sát hình ảnh của lỗ tròn nhỏ lúc đầu và lúc sau. Có nhận xét gì về đường kính?
Câu 2: Hiện tượng này gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Hiện tượng nhiễu xạ là gì ?
Phiếu học tập số 2
Câu 1: Quan sát hình ảnh trên màn M, thấy được hiện tượng gì?
Câu 2: Hiện tượng quan sát được, gọi là hiện tượng giao thoa. Hiện tượng giao thoa là gì? Cái gì
được gọi là vân giao thoa? Từ đó cho biết ánh sáng có tính chất gì?
Câu 3: Quan sát TN và cho biết cái gì trở thành nguồn phát sóng AS? Phần ánh sáng chồng lên nhau xuất phát từ đâu?
Câu 4: Tần số và độ lệch pha của 2 sóng ánh sáng phát ra từ F1 và F2 có đặc điểm gì?
Câu 5: Hai nguồn có đặc điểm như trên gọi là hai nguồn kết hợp. Hai sóng kết hợp là gì?


Phiếu học tập số 3 Bài toán: Ta đặt:
- a = F1F2; I là trung điểm của F1F2; A là một điểm trên màn M;
- d1 = F1A và d2 = F2A; O là giao điểm của đường trung trực của
đường trung trực của F1F2 với màn M;
- x = OA; D = OI là khoảng cách từ hai nguồn đó tới màn M;  là bước sóng ánh sáng
Câu 1: Xây dựng công thức tính hiệu đường đi d2 – d2? Gợi ý: Dựa vào định lý Pitago?
Câu 2: Thực tế D rất lớn so với a và x nên d2 + d1 2D. Viết lại công thức tính hiệu đường đi?
Câu 3: Tương tự như sóng cơ, nêu điều kiện để có vân giao thoa với biên độ cực đại? Kết hợp với kết quả
câu 2, hãy suy ra công thức xác định vị trí vân sáng? Nêu ý nghĩa vật lý của k?
Câu 4: Tương tự câu 3, nêu điều kiện để có vân giao thoa với biên độ cực tiểu và từ đó, tìm công thức xác
định vị trí vân tối?Nêu ý nghĩa vật lý của k ?
Câu 5: Hãy cho biết các vân sáng cũng như các vân tối nằm cách nhau một khoảng như thế nào? Khoảng
cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối cạnh nhau được gọi là khoảng vân. Hãy xác định công thức tính khoảng vân?
Câu 6: Từ công thức khoảng vân, bằng cách nào có thể xác định bước sóng ánh sáng?
Phiếu học tập số 4
Câu 1: Hãy cho biết mỗi ánh sáng đơn sắc có màu xác định thì  như thế nào?
Câu 2: Nêu mqh giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng? Mắt con người có thể nhìn thấy ánh sáng có
bước sóng trong khoảng nào?
Câu 3: Hãy cho biết thứ tự 7 màu đơn sắc cơ bản trong vùng ánh sáng nhìn thấy? Ngoài 7 màu cơ
bản đó còn có các màu khác không?
Phiếu học tập số 5
Câu 1: Hiện tượng giao thao ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng A. là sóng siêu âm.
B. có tính chất sóng. C. là sóng dọc.
D. có tính chất hạt.
Câu 2: Chọn câu phát biểu sai: Khi nói về thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young
A.Khoảng cách a giữa 2 nguồn phải rất nhỏ so với khoảng cách D từ 2 nguồn đến màn
B. Hai nguồn sáng đơn sắc phải là 2 nguồn kết hợp
C. Vân trung tâm quan sát được là vân sáng
D. Nếu 1 nguồn phát ra bức xạ 1 và 1 nguồn phát ra bức xạ 2 thì ta được hai hệ thống vân giao thoa trên màn
Câu 3: Hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng khi đi qua mép một vật cản
hoặcqua các khe hẹp được gọi là hiện tượng A. giao thoa ánh sáng
B. Khúc xạ ánh sáng
C. nhiễu xạ ánh sáng
D. tắn sắc ánh sáng.
Câu 4: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn A. đơn sắc B. cùng màu sắc C. kết hợp
D. cùng cường độ sang.
Câu 5: Phát biểu nào sau đây sai? Sóng ánh sáng và sóng âm


A. có tần số không đổi khi lan truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
B. đều có thể gây ra các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ.
C. đều mang năng lượng vì chúng đều cùng bản chất là sóng điện từ.
D. đều có tốc độ thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa với ánh sáng trắng của Y-âng, khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liên tiếp bằng A. một khoảng vân
B. một nửa khoảng vân.
C. một phần tư khoảng vân
D. hai lần khoảng vân.
Câu 7: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng người ta dùng ánh sáng lục thay ánh sáng đơn
sắc chàm và đồng thời giữ nguyên các điều kiện khác thì
A. vân chính giữa có màu chàm
B. hệ vân vẫn không đổi
C. khoảng vân tăng lên.
D. khoảng vân giảm xuống.
Câu 8: Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng có khoảng vân là i. Khoảng cách từ vân sáng bậc 3
đến vân sáng bậc 7ở cùng một bên vân trung tâm là A. x = 3i. B. x = 4i. C. x = 5i. D. x =10i.
Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng có khoảng vân là i. Khoảng cách từ vân sáng bậc 4
bên này vân trungtâm đến vân sáng bậc 3 bên kia vân trung tâm là A. 6i. B. i. C. 7i. D. 12i.
Câu 10: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe I-âng, biết D = 1 m, a = 1 mm. Khoảng
cách từ vân sáng thứ4 đến vân sáng thứ10 ở cùng bên với vân trung tâm là 3,6 mm. Tính bước sóng ánh sáng. A. 0,44 μm B. 0,52 μm C. 0,60 μm D. 0,58 μm. 2. Học sinh
- Ôn lại sự giao thoa của sóng cơ học
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về giao thoa ánh sáng a. Mục tiêu:
- Hệ thống kiến thức cũ.
- Kích thích tính tò mò của HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức mới thông qua những hiện tượng xảy ra trong đời sống.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Kiến thức cũ được hệ thống lại, sự tò mò và hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
Giáo viên kiểm tra bài cũ:
- Thế nào là sự tán sắc ánh sáng?
- Định nghĩa ánh sáng đơn sắcGiáo viên nêu vấn đề: Giữa âm và ánh sáng có
nhiều điểm tương đồng: Chúng cùng truyền theo đường thẳng, cùng tuân theo
định luật phản xạ… Âm lại có tính chất sóng. Liệu ánh sáng cũng có tính chất


ấy không? Bài này sẽ cho ta câu trả lời. Bước 2
Học sinh tiếp nhận vấn đề
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng - thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng. a. Mục tiêu:
- Mô tả được hiện tượng nhiễu xạ - giao thoa ánh sáng.
- Nắm được điều kiện giao thoa ánh sáng.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
A. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
B. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
1. Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng a. Thí nghiệm b. Kết quả thí nghiệm
Trên màn M ta thấy một vùng sáng hẹp trong đó xuất hiện những vạch sáng màu đỏ và các vạch
tối, xen kẽ nhau một cách đều đặn, song song với khe S.
Như vậy, hiện tượng giao thoa là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định AS có tính chất sóng.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1
GV mô tả thí nghiệm hình 25.1.
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2
Học sinh chú ý quan sát thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
Câu 1: Đường kính khi chiếu AS thực tế rộng hơn đường kính lúc đầu. Tia sáng đã bị
lệch khỏi phương truyền thẳng. Chứng tỏ AS bị bẻ cong khi truyền qua lỗ.
Câu 2: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản
gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4
GV lưu ý thêm cho HS: Nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận
AS có tính chất sóng. Hiện tượng này tương tự như hiện tượng nhiễu xạ của sóng trên
mặt nước khi gặp vật cản. Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.
GV nêu ứng dụng của hiện tượng nhiễu xạ: Dùng để khảo sát hiện tượng giao thoa