Giải Vật lí 11 trang 55 Chân trời sáng tạo

Với giải bài tập Vật lí 11 trang 55 trong Bài 8: Giao thoa sóng sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 11 trang 55.

1 324 lượt xem

Trang trước

Trang sau

Giải Vật lí 11 trang 55

Bài 1 trang 55 Vật Lí 11: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn kết hợp cùng pha, ta thấy tại một điểm cách hai nguồn các khoảng lần lượt là 20 cm và 12 cm, sóng có biên độ cực đại, đồng thời giữa điểm này và đường trung trực của hai nguồn có 4 dãy gồm những điểm dao động với biên độ cực đại. Biết tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Tinh tần số của sóng.

Lời giải:

Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước với hai nguồn kết hợp cùng pha

Hai nguồn dao động cùng pha nên những điểm thuộc đường trung trực của đoạn nối hai nguồn là những điểm có biên độ cực đại.

Gọi điểm M là điểm cách hai nguồn các khoảng lần lượt là 20 cm và 12 cm, sóng có biên độ cực đại: $d_{2} - d_{1} = 20 - 12 = 8 = k λ$

Do giữa điểm M và đường trung trực của hai nguồn có 4 dãy gồm những điểm dao động với biên độ cực đại nên M thuộc dãy cực đại bậc 5.

$\Rightarrow k = 5 \Rightarrow λ = \frac{8}{5} = 1, 6 c m \Rightarrow f = \frac{v}{λ} = \frac{40}{1, 6} = 25 H z$

Bài 2 trang 55 Vật Lí 11: Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng thường được sử dụng để đo bước sóng của ánh sáng đơn sắc. Khi chiếu hai khe bằng một nguồn phát ánh sáng đơn sắc, ta thấy vân sáng thứ năm cách vân trung tâm là 2,8 cm. Biết hai khe đặt cách nhau 0,2 mm và cách màn một khoảng 1,5 m. Xác định bước sóng của ánh sáng được dùng trong thí nghiệm.

Lời giải:

Khoảng cách từ vân sáng thứ 5 đến vân sáng trung tâm: $5 i = 2, 8 (c m) \Rightarrow i = 0, 56 (c m)$

Khoảng vân: $i = \frac{λ D}{a} \Leftrightarrow 0, {56.10}^{- 2} = \frac{λ .1, 5}{0, {2.10}^{- 3}} \Leftrightarrow λ = 0, {75.10}^{- 6} m$

Bài 3 trang 55 Vật Lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng một nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là 400 nm và 600 nm. Biết khoảng cách giữa hai khe là 0,2 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,5 m.

a) Tính khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ba cùng phía với vân trung tâm.

b) Vân trung tâm có màu gì? Tìm khoảng cách gần nhất của một vân cùng màu với vân trung tâm cho đến vân trung tâm này.

Lời giải:

a) Xét cùng một phía với vân trung tâm.

Vị trí vân sáng bậc ba của bước sóng 400 nm là:

$x_{s 3} (λ_{1}) = 3 \frac{λ_{1} D}{a} = 3. \frac{{400.10}^{- 9} .1, 5}{0, {2.10}^{- 3}} = {9.10}^{- 3} m = 9 m m$

Vị trí vân sáng bậc ba của bước sóng 600 nm là:

$x_{s 3} (λ_{2}) = 3 \frac{λ_{2} D}{a} = 3. \frac{{600.10}^{- 9} .1, 5}{0, {2.10}^{- 3}} = 0, 0135 m = 13, 5 m m$

Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ba cùng phía với vân trung tâm:

$Δ x = 13, 5 - 9 = 4, 5 m m$

b) Vân trung tâm có màu pha trộn giữa màu của 2 ánh sáng có các bước sóng trên.

Vị trí vân trung tâm chính là vị trí trùng nhau đầu tiên của 2 vân sáng do 2 ánh sáng đơn sắc có các bước sóng trên tạo ra.

Vị trí vân sáng gần nhất cùng màu với vân trung tâm chính là vị trí vân sáng trùng nhau tiếp theo của hệ 2 ánh sáng đơn sắc trên tạo ra.

Điều kiện để hai vân sáng trùng nhau là:

$x_{s 1} = x_{s 2} \Leftrightarrow k_{1} \frac{λ_{1} D}{a} = k_{2} \frac{λ_{2} D}{a} \Leftrightarrow k_{1} λ_{1} = k_{2} λ_{2} \Leftrightarrow \frac{k_{1}}{k_{2}} = \frac{λ_{2}}{λ_{1}}$

Khi đó: $\frac{k_{1}}{k_{2}} = \frac{λ_{2}}{λ_{1}} = \frac{600}{400} = \frac{3}{2}$ tức là ngoài vị trí vân sáng trung tâm thì vị trí vân sáng trùng nhau tiếp theo tương ứng với vân sáng bậc 3 của bước sóng 400 nm và vân sáng bậc 2 của bước sóng 600 nm.