Mytour xin gửi đến bạn đọc giải đáp chi tiết cho đề bài 'Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc'. Hy vọng nội dung bài viết sẽ cung cấp thông tin hữu ích và giải đáp các câu hỏi của bạn.1. Giải bài tập
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc với bước sóng λ, khoảng cách giữa hai khe là 2m. Trên màn quan sát, tại điểm M cách vân trung tâm 6 mm, hiện có vân sáng bậc 5. Khi khoảng cách giữa hai khe giảm đi 0,2 mm mà vị trí vân sáng trung tâm không đổi, thì tại điểm M xuất hiện vân sáng bậc 6. Giá trị của λ là
A. 0,55 μm.
B. 0,45 μm.
C. 0,6 μm.
D. 0,5 μm.
Giải đáp chi tiết: Đáp án là C. 0,6 μm.
D = 2 m, x = 6 mm, bậc vân = 5
Kết luận rằng k tỉ lệ thuận với a, do đó khi vân sáng chuyển từ bậc 5 lên bậc 6, giá trị a sẽ tăng.
2. Bài tập ứng dụng liên quan
CÂU 1: Một bức xạ có bước sóng là 0,75 µm khi truyền trong chân không, và bước sóng này là λ khi truyền qua thủy tinh. Nếu chiết suất của thủy tinh đối với bức xạ này là 1,5, giá trị của λ là
A. 700 nm.
B. 500 nm.
C. 650 nm.
D. 600 nm.
Đáp án: B. 500 nm
Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Y-âng, nguồn sáng S phát ra ba bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là 0,4 µm, 0,5 µm và 0,6 µm. Trên màn hình, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm, số vị trí chỉ có một bức xạ tạo ra vân sáng là
A. 27
B. 20
C. 34
D. 14
Hướng dẫn giải chi tiết: Đáp án B. Số vị trí có một bức xạ tạo vân sáng là 20
Xem xét trong khoảng giữa vị trí vân sáng trung tâm với k1 = 0, k2 = 0, k3 = 0 và vân sáng gần nhất cùng màu với vân sáng trung tâm có k1 = 15, k2 = 12, k3 = 10
Các vị trí trùng nhau của VS1 và VS2 là: (k1;k2) = (4;5), (8;10)
Các vị trí trùng nhau của VS2 và VS3 là: (k2;k3) = (6;5)
Các vị trí trùng nhau của VS1 và VS3 là: (k1;k3) = (3;2), (6;4), (9;6), (12;8)
=> Số vị trí chỉ có một bức xạ tạo vân sáng là: (15 - 1 - 6) + (12 - 1 - 3) + (10 - 1 - 5) = 20.
Câu 3: Một vật dẫn điện nằm trong trục của một từ trường đều và có nguồn điện gián tiếp hoặc đều tạo ra từ trường, sẽ hoạt động như thế nào trong thí nghiệm Y-âng?
Giải chi tiết:
Trong thí nghiệm Y-âng, nếu một vật dẫn điện nằm trong trục của một từ trường đều và có nguồn điện gián tiếp hoặc đều tạo ra từ trường, vật dẫn đó sẽ trải qua các hiện tượng sau:
Suất điện động cảm ứng: Khi vật dẫn di chuyển qua trường từ, việc cắt các đường sức từ sẽ sinh ra một suất điện động cảm ứng trong vật dẫn. Nếu mạch kín hoặc đường dẫn có mặt, điện tích sẽ di chuyển qua vật dẫn đó.
Luật Lenz: Hiện tượng này tuân theo Luật Lenz, theo đó, suất điện động cảm ứng sinh ra sẽ luôn có điện thế ngược chiều với nguyên nhân gây ra nó. Điều này có nghĩa là năng lượng sẽ được chuyển đổi để chống lại sự thay đổi trong trường từ hoặc vận tốc của vật dẫn.
Tạo ra dòng điện: Nếu có một mạch kín hoặc đường dẫn, suất điện động cảm ứng sinh ra sẽ tạo ra dòng điện trong vật dẫn. Điều này có thể dùng để tạo và điều khiển dòng điện trong các thiết bị điện tử.
Thí nghiệm Y-âng thường minh họa nguyên lý suất điện động cảm ứng khi vật dẫn chuyển động trong trường từ và cách nó ảnh hưởng đến dòng điện trong mạch kín.
Câu 4: Thí nghiệm Y-âng có ứng dụng thực tiễn và ảnh hưởng đến cuộc sống như thế nào?
Giải chi tiết:
Thí nghiệm Y-âng không chỉ là một hiện tượng vật lý thú vị mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống hàng ngày:
- Thí nghiệm Y-âng giúp hiểu về suất điện động cảm ứng, đặc biệt khi vật dẫn di chuyển trong từ trường, gây ra sự thay đổi vị trí và tạo ra suất điện động. Trong máy phát điện, một nam châm quay quanh cuộn dây tạo ra từ trường thay đổi, từ đó sinh ra suất điện động cảm ứng theo định luật Faraday, và khi có mạch kín, năng lượng chuyển động của nam châm được biến đổi thành điện năng.
- Trong công nghiệp và máy móc, các thiết bị đo lường và cảm biến áp dụng nguyên lý từ trường và suất điện động cảm ứng từ thí nghiệm Y-âng để đo tốc độ, vị trí hoặc dòng điện trong máy móc công nghiệp.
- Công nghệ sạc không dây sử dụng nguyên lý suất điện động cảm ứng để sạc thiết bị điện tử như điện thoại mà không cần dây cáp.
- Công nghệ giao thông cũng áp dụng nguyên lý này, ví dụ như thiết bị đọc thẻ thông minh trong giao thông công cộng hoặc hệ thống đo lường tốc độ và vị trí trong ô tô.
- Các thiết bị đo lường như máy đo tốc độ, máy đo vị trí, máy đo dòng điện đều sử dụng nguyên lý từ trường và suất điện động cảm ứng.
Thí nghiệm Y-âng là một ví dụ rõ ràng về việc ứng dụng lý thuyết vật lý vào nhiều lĩnh vực thực tế, từ công nghiệp, điện tử, đến giao thông và đo lường.
Câu 5: Sự khác nhau giữa bước sóng, tần số và chu kỳ sóng là gì? Chúng liên quan và ảnh hưởng lẫn nhau như thế nào trong mô tả sóng?
Giải chi tiết:
Bước sóng, tần số và chu kỳ sóng là ba khái niệm cơ bản trong mô tả sóng và chúng có sự liên hệ và ảnh hưởng lẫn nhau như sau:
- Bước sóng:
+ Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp trong cùng một chu kỳ sóng. Đối với sóng điện từ hoặc sóng âm, đây là khoảng cách từ đỉnh sóng này đến đỉnh sóng kế tiếp hoặc từ thụt sóng này đến thụt sóng kế tiếp.
+ Đơn vị đo bước sóng thường là mét (m), nanômét (nm) hoặc milimét (mm), tùy thuộc vào loại sóng.
- Tần số:
+ Tần số đo số lần sự kiện lặp lại trong một khoảng thời gian nhất định. Đối với sóng, tần số thể hiện số chu kỳ hoàn thành trong một đơn vị thời gian.
+ Đơn vị của tần số là Hertz (Hz), biểu thị số chu kỳ trong một giây. Tần số cao tương ứng với bước sóng ngắn và ngược lại.
- Chu kỳ sóng:
+ Chu kỳ sóng là thời gian cần để hoàn thành một chu kỳ sóng.
+ Đơn vị đo chu kỳ thường là giây (s) hoặc mili giây (ms).
Câu 6: Bước sóng của sóng âm và sóng ánh sáng khác nhau như thế nào? Từng loại sóng ảnh hưởng đến cách chúng lan truyền và tương tác với môi trường như thế nào?
Giải chi tiết:
Sự khác biệt về bước sóng giữa sóng âm và sóng ánh sáng ảnh hưởng đến cách chúng lan truyền và tương tác với môi trường:
- Lan truyền:
+ Sóng âm cần môi trường (rắn, lỏng hoặc khí) để lan truyền và không thể di chuyển trong chân không. Tốc độ lan truyền thay đổi theo môi trường.
+ Sóng ánh sáng có thể di chuyển trong chân không và không cần môi trường để lan truyền. Tốc độ sóng ánh sáng là cố định trong không khí và chân không (khoảng 299,792 km/s).
- Tương tác với môi trường:
+ Sóng âm có thể bị phản xạ, hấp thụ hoặc khúc xạ khi đi qua các môi trường khác nhau. Ví dụ, âm thanh có thể bị phản xạ hoặc hấp thụ khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau.
+ Sóng ánh sáng cũng có thể bị phản xạ hoặc hấp thụ khi qua các môi trường khác nhau, nhưng mức độ tương tác phụ thuộc vào tính chất của vật liệu.
Do đó, sự khác biệt về bước sóng giữa sóng âm và sóng ánh sáng dẫn đến các tính chất khác nhau về lan truyền và tương tác với môi trường.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp thông tin hữu ích và đáp án bạn cần. Xin cảm ơn!
Buzz
