Thí nghiệm vui · Vật lý 11 · Sóng
Đo đường kính sợi tóc bằng tia laser
Chiếu bút laser qua một sợi tóc, trên tường xuất hiện các vân sáng tối — từ khoảng vân tính được đường kính sợi tóc.
🧰 Chuẩn bị
- Bút laser đỏ (loại dùng thuyết trình, công suất dưới 1 mW)
- Một sợi tóc
- Khung bìa có khoét lỗ để căng tóc
- Thước dây
- Bức tường hoặc tấm bìa trắng cách 2 – 3 m
🤔 Dự đoán trước khi làm
Trên tường sẽ thấy gì: chỉ một bóng đen của sợi tóc, hay một dải vân sáng tối?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Dán sợi tóc căng thẳng đứng ngang lỗ khoét trên khung bìa.
- Kẹp cố định bút laser, chiếu tia sáng vào sợi tóc; đặt màn cách sợi tóc \(D \approx 2\) m.
- Quan sát hệ vân trên màn. Đo khoảng cách giữa hai vân tối ở hai bên vân sáng giữa, chia đôi được \(i\).
- Tính đường kính sợi tóc \(d \approx \dfrac{\lambda D}{i}\) với \(\lambda \approx 650\) nm (laser đỏ).
⚠️ An toàn
- TUYỆT ĐỐI không chiếu laser vào mắt mình và mắt người khác, kể cả qua gương.
- Chỉ dùng bút laser công suất nhỏ (dưới 1 mW); thầy cô giữ bút laser khi không dùng.
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Trên màn có một dải vân sáng – tối xen kẽ nằm ngang, vuông góc với sợi tóc; vân sáng giữa rộng gấp đôi các vân khác.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Ánh sáng có tính chất sóng nên bị nhiễu xạ khi đi qua vật cản rất nhỏ, các sóng nhiễu xạ giao thoa với nhau tạo vân. Khoảng vân tỉ lệ nghịch với kích thước vật cản, giống công thức khe Young \(i = \dfrac{\lambda D}{a}\). Sợi tóc thường có đường kính 50 – 100 μm.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- So sánh tóc của các bạn trong nhóm.
- Chiếu laser qua mặt đĩa CD/DVD: vì sao thấy nhiều chấm sáng?
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Nên làm theo nhóm có thầy cô giám sát; có thể thay laser bằng nhìn đèn qua khe hẹp giữa hai ngón tay để quan sát định tính.