Những điều cần biết về giao thoa ánh sáng

Giao thoa ánh sáng là một hiện tượng quang học được ứng dụng khá phổ biến và rộng rãi trong đời sống hàng ngày. Vậy cụ thể giao thoa ánh sáng là gì? điều kiện, công thức tính như thế nào? Hãy cùng chúng tôi khám phá qua bài viết dưới đây để tìm câu trả lời cho mình nhé.

Giao thoa ánh sáng là gì?

Giao thoa ánh sáng là hiện tượng khi 2 hoặc nhiều chùm ánh sáng gặp nhau và chồng lên nhau tạo thành các vạch sáng, tối. Các vạch này sẽ mang tính chất tăng cường nhau với những chỗ 2 sóng gặp nhau cùng pha với nhau. Hoặc chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau với những chỗ hai sóng ngược pha với nhau.

Theo các nghiên cứu, hiện tượng giao thoa này chính là minh chứng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. Để hiểu rõ hơn dưới đây là 2 thí nghiệm cụ thể:

• Thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng

Như chúng ta đã biết, ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ màu đỏ đến tím. Theo đó, màu quang phổ của ánh sáng trắng là dải màu cầu vồng được chia thành 7 vùng chính đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. 

Trong thí nghiệm với ánh sáng trắng sẽ thu được hệ vân đơn sắc khác nhau, không trùng với nhau. Cụ thể, khi quan sát ở vị trí chính giữa tại đó sẽ có rất nhiều các vân sáng đơn sắc trùng nhau và tạo thành vân sáng trắng. Đồng thời, khoảng cách của các vân ánh sáng màu đỏ là lớn nhất còn khoảng cách giữa vân ánh sáng màu tím là nhỏ nhất. Từ đó chúng ta sẽ thấy ở hai bên sẽ xuất hiện những dải màu giống như màu cầu vồng, màu tím ở ở vị trí giữa còn màu đỏ thì nằm ở vị trí ngoài.

• Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc

Với thí nghiệm ánh sáng đơn sắc, ở vị trí mà hai sóng ánh sáng này gặp nhau cùng pha, nguồn ánh sáng sẽ được tăng cường lẫn nhau và tạo thành vân sáng. Ngược lại, ở vị trí mà hai sóng ánh sáng gặp nhau ngược pha thì nguồn ánh sáng tỏa ra sẽ triệt tiêu lẫn nhau và tạo thành vân tối.

>>> Bạn có thể xem thêm bài viết: Giao thức truyền thông modbus là gì? Modbus RUT, TCP, ASCll, Plus

 

Điều kiện giao thoa của hai sóng ánh sáng

Theo nghiên cứu, hiện tượng giao thoa ánh sáng sẽ xuất hiện trong điều kiện 2 nguồn ánh sáng phải là hai nguồn kết hợp, có cùng tần số và hiệu số giao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian. Ngoài ra, khoảng cách giữa hai khe hẹp phải rất nhỏ so với khoảng cách từ màn quan sát đến hai khe.

Hiểu đơn giản, nguồn S phát ra sóng kết hợp, khi đó ánh sáng từ các khe hẹp S1 và S2 là sóng kết hợp và sẽ giao thoa được với nhau. Theo đó, kết quả trong trường giao thoa sẽ xuất hiện xen kẽ những miền sáng, miền tối. 

Công thức về giao thoa ánh sáng

Hiện nay, giao thoa ánh sáng thường được xác định bằng công thức Y-âng, tuy nhiên trong Y-âng lại có rất nhiều công thức khác nhau để xác định giao thoa ánh sáng. Dưới đây là một số công thức cơ bản:

• Công thức tính khoảng vân

Trong đó:

• i: Là khoảng vân, khoảng cách giữa 2 vân sáng hoặc 2 vân tối gần nhau, liên tiếp nhau.
• a: sẽ được tính bằng S1XS2 là khoảng cách giữa hai khe hẹp
• D = IO là khoảng cách từ màn chứa hai khe sáng đến màn ảnh.
• λ: là bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong thí nghiệm

Công thức xác định các vị trí vân sáng và vân tối

• Xác định vân sáng

Trong đó: k là vật giao thoa của vân sáng, trường hợp k = 0 thì Xs = 0, lúc này tại vị trí trung tâm sẽ xuất hiện vân sáng chính giữa hoặc vân sáng trung tâm và từ vị trí vân trung tâm sẽ chia thành 2 phía bằng nhau.

• Xác định vân tối

Công thức tính bề rộng quang phổ

Bề rộng quang phổ chính là khoảng cách giữa vân ánh sáng tím đến ánh sáng đỏ trong điều kiện các vân nằm cùng bậc, cùng 1 bên so với ánh sáng chính giữa trung tâm. Công thức tính bề rộng quang phổ:

Ứng dụng của giao thoa ánh sáng

Chúng ta dễ dàng có thể bắt gặp hiện tượng giao thoa ánh sáng trong đời sống hàng ngày. Ví dụ cầu vồng sau cơn mưa, lớp váng dầu mỡ trên mặt nước…Dưới đây là một số ứng dụng điển hình:

• Kiểm tra bề mặt gương để đánh giá độ xước, vỡ, gồ ghề.
• Đo chiết xuất các loại lưu chất lỏng hoặc khí.
• Đo chính xác chiều dài của các vật bằng giao thoa kế Michelson.
• Đọc dữ liệu được lưu trên đĩa CD.
• Sử dụng kính hiển vi hoặc kính lúp, hiện tượng giúp tạo ra hình ảnh chi tiết của các vật thể, vi sinh vật nhỏ mà con người không quan sát được.
• Các ứng dụng về laser, hội tụ ánh sáng, chùm ánh sáng, tia sáng…

>>> Ngoài ra, bạn có thể tìm hiểu thêm bài viết: Truyền thông Modbus RS232 là gì?

Hy vọng qua bài viết chia sẻ trên đây của vancongnghiephp sẽ giúp các bạn có thêm nhiều thông tin hữu ích về hiện tượng giao thoa ánh sáng. Từ đó vận dụng vào thực tế khi cần thiết một cách hiệu quả và chính xác nhé.