Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 μm,

40/40

Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 μm, khoảng cách giữa hai khe a = 1 mm, khoảng cách hai khe đến màn D = 2 m. Màn ảnh giao thoa có khối lượng 100 g gắn với một lò xo nằm ngang có độ cứng là k, sao cho màn có thể dao động không ma sát theo phương ngang trùng với trục của lò xo và vuông góc với mặt phẳng hai khe (xem hình vẽ). Tại thời điểm t = 0, truyền cho màn một vận tốc ban đầu hướng về phía hai khe để màn dao động điều hòa với biên độ 40 cm. Thời gian từ lúc màn dao động đến khi điểm M trên màn cách vân trung tâm b = 8 mm cho vân sáng lần thứ 4 là 0,29 s. Tính k.

Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 μm, (ảnh 1)

25 N/m.

20 N/m.

10 N/m.

15 N/m.

Giải thích

Đáp án C

Có 8=kλD'a=k.0,6(2−x)1⇔x=2−80,6k

Vì dao động điều hòa nên có −A≤x≤A⇒−0,4≤2−80,6k≤0,4⇔5,56≤k≤8,33

=> k = 6,7,8. Ta có bảng sau:

k	6	7	8
x	-0,222	0,095	0,333

Khi đẩy màn về phía 2 khe (chiều dương), màn sẽ có li độ dương. Khi đó :

Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 μm, (ảnh 2)

+ Vân sáng lần 1 tại x = 0,095 với k = 7.

+ Vân sáng lần 2 tại x = 0,333 với k = 8.

+ Vân sáng lần 3 tại x = 0,333 với k = 8.

+ Vân sáng lần 4 tại x = 0,095 với k = 7.

Như vậy, thời gian từ lúc màn dao động đến lúc M cho vân sáng lần thứ 4 ứng với góc quét như hình vẽ dưới đây.

Có Δt=T4+arccos0,0950,42πT=0,29⇒T=0,628(s)

⇒ω=10(rad/s)⇒k=mω2=10(N/m)