vat-li-dai-cuong-3_do-ngoc-uan_giao-thoa-anh-sang - [cuuduongthancong.com]

Chương CƠ SỞ CỦA QUANG HÌNH HỌC VÀ QUANG HỌC SĨNG 3.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HÌNH HỌC 3.1.1 Định luật truyền thẳng ánh sáng Trong mơi trường suốt đồng tính đẳng hướng, ánh sáng truyền theo đường thẳng 3.1.2 Định luật tác dụng độc lập tia sáng Tác dụng chùm sáng khác độc lập với nhau, nghĩa tác dụng chùm sáng không phụ thuộc vào có mặt hay khơng chùm sáng khác 3.1.3 Định luật Descartes thứ Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới pháp tuyến) góc tới góc phản xạ Tia tới i  i' i 3.1.4 Định luật Descartes thứ hai Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới tỉ số sin góc tới sin góc khúc xạ số khơng đổi chiết suất tỉ đối hai môi trường Pháp tuyến Tia p/xạ i’ MT n1 MT n2 r Tia k/xạ sin i  n21 sin r CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.1.5 Những phát biểu tương đương định luật Descartes a Quang lộ n Định nghĩa: Quang lộ hai điểm A, B (trong mơi trường đồng tính, có chiết suất n, cách đoạn d) đoạn đường ánh sáng truyền chân không khoảng thời gian khoảng thời gian mà ánh sáng hết đoạn đường AB môi trường A d L  ct  c  nd v Quang lộ ánh sáng truyền qua n mơi trường có chiết suất khác xác định: n1 A d1 d B n2 d2 n3 d3 n L nd i B i i 1 Nếu ánh sáng truyền qua môi trường khơng đồng có chiết suất thay đổi liên tục ds A n B L=  B nds A CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt , b Định lý Malus 1 2 2 1 Mặt trực giao: Mặt vng góc với tia sáng chùm sáng Định lý Malus: Quang lộ tia sáng hai mặt trực giao chùm sáng Chứng minh: A2 L1 = n1 A1I1 + (n2 I1H1 + n2 H1B1) L2 = (n1 A2H2 + n1 H2I2) + n2 I2B2 Ta có: H2 A1 A1I1 = A2H2 H1B1 = I2B2 i1 I1 Mặt khác: I2 D i1 C H1 i2 i2 Ta được: n1 H I  n2 H1 I1 B1  L1  L2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt B2 3.2 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG  E 3.2.1 Biểu thức hàm sóng ánh sáng Phương trình dao động sóng sáng O: x  a cos  t  Dao động sóng sáng M có dạng: d  v O M d   x  a cos   t   v  2 L   nd   L  x  acos  t   a cos  t   a cos  t       c  cT    c  với L = nd quang lộ tia sáng đoạn OM  2 L   x  acos  t    o   hàm sóng ánh sáng Nếu sóng truyền theo chiều ngược lại, hàm sóng ánh sáng có dạng  2 L   x  acos  t    o   CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt y 3.2.2 Cường độ sáng Cường độ sáng điểm có trị số lượng truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền ánh sáng đơn vị thời gian Như vậy, cường độ sáng điểm tỉ lệ với bình phương biên độ dao động sáng điểm I  ka ( k hệ số tỷ lệ) Chọn k = 1: I  a2 3.2.3 Nguyên lý chồng chất sóng Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp sóng riêng biệt khơng bị sóng khác làm nhiễu loạn Sau gặp nhau, sóng ánh sáng truyền cũ, điểm gặp nhau, dao động sáng tổng dao động sáng thành phần CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: GIAO THOA ÁNH SÁNG 4.1 HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 4.1.1 Thí nghiệm Young P1 P2 P3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.2 Điều kiện cần đủ để có giao thoa ánh sáng ĐK cần: Hai sóng giao phải có tần số (hoặc chu kỳ) có hiệu pha khơng đổi theo thời gian ĐK đủ: Hai sóng giao phải phương dao động KL: hai sóng thỏa mãn điều kiện gọi hai sóng kết hợp 4.1.3 Cách tạo nguồn sóng kết hợp Gương Lloyd CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Gương kép Fresnel CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thấu kính Billet CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.3 Điều kiện cực đại cực tiểu giao thoa Giả sử dao động sáng S1 S2 nguồn S gửi tới có dạng: x1  a1 cos  t x  a cos  t Gọi L1 L2 quang lộ tia sáng gửi từ S1, S2 tới P   L1  x1 P  a c o s   t     o   2 L  x P  a co s   t     o  P S1 S O S2 Dao động sáng tổng hợp P: x  x1P  x2P  a cos t    Trong đó: a  a12  a22  2a1a2 cos(1   ) a sin   a s in  tg   a1 c o s   a co s  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.3 Điều kiện cực đại cực tiểu giao thoa (tiếp thao) Cường độ sáng P: P I  a  a12  a22  a1a2 cos(1   ) S1 S Cường độ sáng phụ thuộc vào hiệu số pha ban đầu 1  2  2 O S2 L2  L1 o L2  L1  k Nếu: 2 o  L2 - L1 = kλο k  0, 1, 2 → P sáng λο L2  L1 k  0, 1, 2 → P tối Nếu: 2  (2k 1)  L2 - L1 = (2k +1) o CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.4 Hình dạng vị trí vân giao thoa Điều kiện vân sáng: L - L = k λ ο Quĩ tích tất điểm khơng gian có hiệu khoảng cách tới hai điểm cố định không đổi mặt hypecboloit tròn xoay Với k  0,  1,  2 1 k=2 S12 O k=1 k=0 0 -1 S1 S2 CuuDuongThanCong.com k = -1 S21 O -2 k = -2 Quĩ tích điểm sáng Hìnhnhất 4.2 Hình vân giao thoa tối làdạng mặt hypecboloit trịn xoay xen kẽ không gian, riêng mặt k = mặt phẳng trung trực S1S2 https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.4 Vị trí vân sáng khoảng vân Hiệu quang lộ: L  L2  L1  nr2  nr1  n(r2  r1 ) mà: a 2 r1  D  ( y  ) a 2 r2  D  ( y  )  r22  r12 H P r1 S1 S y r2 a 2a  ya hay r2  r1  y r1  r2 O S2 D vì: D>>a a r2  r1  D  r2 - r1  y D D>>a n na  L  n(r2  r1 )  y D CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.4 Vị trí vân sáng khoảng vân (tiếp theo) Vị trí vân sáng: na L  ys  k o D λo D  ys = k na với k  0; 1; 2 Vị trí vân tối: o na L  yt  (2k  1) D λo D với k  0; 1; 2  yt = (2k + 1) 2na Khoảng vân: o D i = y s (k ) - y s (k - ) = na CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TH1: Chiết suất môi trường: n > n’ S Lý thuyết Thực nghiệm 4.2 GIAO THOA DO PHẢN XẠ 4.2.1 Thí nghiệm Loyld P I n’ O S’ KL: n > n’ kết thực nghiệm lý thuyết thu hoàn toàn phù hợp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2 GIAO THOA DO PHẢN XẠ (Tiếp theo) TH2: Chiết suất môi trường: n < n’ S Lý thuyết Thực nghiệm 4.2.1 Thí nghiệm Loyld P I n’ O S’ - n < n’ vị trí lý thuyết tính tối, thực nghiệm thu sáng ngược lại  Khi tia sáng phản xạ từ môi trường chiết quang vào mơi trường chiết quang quang lộ tia sáng dài thêm o/2 L = [SP] = n(SI+IP) + o/2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2 GIAO THOA DO PHẢN XẠ (tiếp theo) 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày - nguồn điểm O - Bản mỏng bề dày thay đổi Các tia chiếu đến mỏng điểm M - OBCM (1) - OM (2) Hai tia (1) (2) tia kết hợp gặp M  giao thoa  vân giao thoa xuất mặt mỏng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2 GIAO THOA DO PHẢN XẠ (tiếp theo) 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày Hiệu quang lộ - d: bề dày mỏng - i1: góc tới L1 – L2 = OB + n(BC + CM) – - i2: góc khúc xạ – (OM + o/2) Gần đúng: OM – OB  RM L1 – L2 = n(BC + CM) – RM – o/2 RM = BMsini1 = 2dtgi2.sini1 - i1 coi không đổi  L phụ thuộc d - Mỗi vân sáng/tối ứng với giá trị xác định d  vân độ dày CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày 4.2.2.1 Nêm khơng khí S Hiệu quang lộ: R o L2  L1  d  Hiệu quang lộ phụ thuộc vào bề dày lớp không khí d G1 I Điểm I tối khi: d K o o L2  L1  2d   (2k  1) 2 G2 - C S Vị trí võn ti: o d =k R vân sáng víi k  0,1,2,3 v©n tèi G1 Cạnh nêm CC’ ứng với d = (k=0) vân tối Các vân tối đoạn thẳng định xứ mặt kính G1 song song với cạnh nêm CC’ CuuDuongThanCong.com I C G2 K  C https://fb.com/tailieudientucntt 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày 4.2.2.2 Vân tròn Newton Hiệu quang lộ: o L2  L1  d  Hiệu quang lộ phụ thuộc vào bề dày lớp khơng khí d Điểm I tối khi: o o L2  L1  2d   (2k  1) 2 O R R-dk I rk dk C Vị trí vân tối: o d =k víi k  0,1,2,3 Bán kính vân tối: rk  k Ro CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... XẠ (tiếp theo) 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày - nguồn điểm O - Bản mỏng bề dày thay đổi Các tia chiếu đến mỏng điểm M - OBCM (1) - OM (2) Hai tia (1) (2) tia kết hợp gặp M  giao... PHẢN XẠ (tiếp theo) 4.2.2 Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân độ dày Hiệu quang lộ - d: bề dày mỏng - i1: góc tới L1 – L2 = OB + n(BC + CM) – - i2: góc khúc xạ – (OM + o/2) Gần đúng: OM – OB  RM... trịn xoay Với k  0,  1,  2 1 k=2 S12 O k=1 k=0 0 ? ?-1 S1 S2 CuuDuongThanCong.com k = -1 S21 O ? ?-2 k = -2 Quĩ tích điểm sáng Hìnhnhất 4.2 Hình vân giao thoa tối làdạng mặt hypecboloit tròn xoay