Trong thí nghiệm khe Young ta thu được hệ thống vân sáng, vân tối trên màn. Xét hai điểm A, B đối xứng qua vân trung tâm, khi màn cách hai khe một khoảng là D thì A, B là vân sáng. Dịch chuyển màn ra xa hai khe một khoảng dd thì A, B là vân sáng và đếm được số vân sáng trên đoạn AB trước và sau khi dịch chuyển màn hơn kém nhau 4. Nếu dịch tiếp màn ra xa hai khe một khoảng 9d nữa thì A, B lại là vân sáng và nếu dịch tiếp màn ra xa nữa thì tại A và B không còn xuất hiện vân sáng nữa. Tại A khi chưa dịch chuyển màn là vân sáng thứ mấy?

Phương pháp giải:

Khoảng vân: \(i = \frac{{\lambda D}}{a}\)

Vị trí vân sáng: \({x_s} = ki\)

Giải chi tiết:

Ban đầu, tại A là vân sáng, ta có: \({x_A} = ki = k\frac{{\lambda D}}{a}\)

Khi dịch chuyển màn ra xa một khoảng d, tại A có: \({x_A} = k'i' = k'.\frac{{\lambda \left( {D + d} \right)}}{a}\)

Lại có: \(i' > i \to \) số vân sáng trên AB giảm

Trên AB có số vân sáng giảm 4 vân \( \to k' = k - 2\)

\( \Rightarrow {x_A} = k\frac{{\lambda D}}{a} = \left( {k - 2} \right)\frac{{\lambda \left( {D + d} \right)}}{a}\)

\( \Rightarrow kD = \left( {k - 2} \right)\left( {D + d} \right){\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( 1 \right)\)

Nếu dịch chuyển tiếp màn ra xa 9d và nếu nếu dịch tiếp màn ra xa nữa thì tại A và B không còn xuất hiện vân sáng → tại A là vân sáng bậc \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {k'' = 1} \right)\)

Ta có: \({x_A} = k''.i'' = 1.\frac{{\lambda \left( {D + 10d} \right)}}{a} = \frac{{\lambda \left( {D + 10d} \right)}}{a}\)

\( \Rightarrow {x_A} = k\frac{{\lambda D}}{a} = \frac{{\lambda \left( {D + 10d} \right)}}{a}\)

\( \Rightarrow kD = D + 10d \Rightarrow d = \frac{{\left( {k - 1} \right)D}}{{10}}\)

Thay vào (1), ta có: \(kD = \left( {k - 2} \right).\left( {D + \frac{{\left( {k - 1} \right)D}}{{10}}} \right)\)

\( \Rightarrow k = \left( {k - 2} \right).\left( {1 + \frac{{k - 1}}{{10}}} \right) \Rightarrow k = 6\).