Công thức xác định vị trí vân tối trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young là

1. Thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng:

a. Dụng cụ: Nguồn sáng trắng Đ; kính lọc màu F; màn một khe S; màn hai khe S1, S2.

b. Mô tả:

Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 khe Young và hình ảnh vân sáng tối:

Sơ đồ thí nghiệm:

• Bố trí thí nghiệm như hình.
• Ánh sáng từ Đ qua kính lọc màu F qua khe S qua hai khe S1 S2 .
• Trên màn, người quan sát nhìn thấy có một vùng sáng hẹp trong đó xuất hiện  những  vạch  sáng có màu đơn sắc và những vạch tối xen kẽ và cách đều nhau. 

c. Kết luận:

• Sự xuất hiện của hệ vân sáng-tối chứng tỏ ánh sáng từ hai nguồn S1 S2 đã giao thoa nhau và hiện tượng xảy ra như thí nghiệm là hiện tượng giao thoa ánh sáng.
• Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
• Nếu dùng ánh sáng trắng (bỏ kính lọc F) ta thấy một vạch sáng trắng ở chính giữa, hai bên là những dải màu như ở cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài.

          Mô phỏng thí nghiệm:

2. Giải thích hiện tượng giao thoa ánh sáng:

• Ánh sáng từ đèn Đ qua khe S trở thành nguồn sóng sáng đơn sắc,đến S1S2 trở thành 2 nguồn sáng kết hợp phát ra hai sóng ánh sáng kết hợp. Hai sóng này giao thoa nhau tạo ra những vân sáng–tối.
• Vân sáng  ứng với những điểm có biên độ dao động tổng hợp cực đại: Hai sóng tới cùng pha.
• Vân tối  ứng với những điểm có biên độ dao động tổng hợp bằng không: Hai sóng tới ngược pha.
• Giao thoa với ánh sáng trắng: Nếu không dùng kính lọc màu F, thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng nhau mà nằm kề nhau tạo thành quang phổ có màu cầu vồng (tím trong, đỏ ngoài).Chính giữa là vân sáng trắng do  các vân sáng đơn sắc khác nhau trùng với nhau.

3. Vị trí của các vân giao thoa trong thí nghiệm Young  :

• Gọi :    S1S2 = a           : khoảng cách giữa 2 khe sáng.

                  IO    = D           : khoảng cách từ màn đến 2 khe D >>  a

                           OM  = x          : khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân đang xét.

b. Công thức:

• Nếu M là vân sáng thứ k thì hiệu đường đi bằng số nguyên lần bước sóng:                                     

• Tại điểm O (x = 0) là vân sáng chính giữa (k = 0).
• Hai bên  O là các vân sáng bậc 1 (k = ± 1); vân sáng bậc 2 (k = ± 2); . . . 
• Nếu M là vân tối thứ k thì hiệu đường đi bằng số lẻ lần nửa bước sóng:  

c. Khoảng vân giao thoa   i :

• Định nghĩa: Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân có cùng tính chất liên tiếp.
• Công thức: Khoảng cách giữa 2 vân sáng bậc k và k + 1 là:

4. Bước sóng và màu sắc ánh sáng:

a. Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa:

• Khi có giao thoa, nếu đo được chính xác    D, i, a   
• Ta  có thể tính được bước sóng ánh sáng  theo công thức:                                                         

b. Bước sóng và màu sắc ánh sáng:

• Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định. Màu ứng với ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ.Màu là cảm giác của mắt.
• Các ánh sáng có màu không đơn sắc  là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỷ lệ khác nhau.
• Trong quang phổ liên tục, các ánh sáng đơn sắc có bước sóng lân cận nhau gần như có cùng một màu phân ra thành các vùng như bảng sau: (Chỉ đúng trong chân không và không khí)
• Vùng đỏ                            :     760 nm  ¸  640 nm          
• Vùng cam vàng                  :      640 nm  ¸  580 nm
• Vùng lục                           :     580 nm  ¸  495 nm          
• Vùng lam chàm                   :    495 nm  ¸  440 nm
• Vùng tím                           :     440 nm  ¸  380 nm

• Chú ý: Màu sắc ánh sáng phụ thuộc vào tần số dao động. Khi chuyển từ môi trường này sang môi trường khác tần số không thay đổi nên màu sắc không thay đổi nhưng bước sóng  có thể thay đổi theo công thức: 

                      Với      ln   là bước sóng trong môi trường chiết suất n

                                l0   là bước sóng trong môi trường chân không,không khí.

1. Trình bày thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng đơn sắc.

2. Trình bày thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng trắng.

3. Ý nghĩa của thí nghiệm gia thoa ánh sáng với 2 khe Young?

4. Cách xác định vị trí các vân giao thoa trong thí nghiệm Young?

5. Thế nào là khoảng vân ? Chứng minh công thức tính khoảng vân ?

6. Trình bày một số thí nghiệm khác về giao thoa ánh sáng.

7. Phương pháp xác định bước sóng ánh sáng theo thí nghiệm giao thoa với 2 khe Young.

8. Mối liên hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh  sáng.

9. Trong thí nghiệm 2 khe Young, nếu chiếu tới 2 khe chỉ 1 photon, hiện tượng giao thoa có xảy ra không? ( khó!!!)

1. 

2.