Bài giảng Giao thoa sóng ánh sáng

Bài giảng Giao thoa sóng ánh sáng cung cấp cho người học các kiến thức về: Nguyên lý chồng chất; Nguyên lý Huyghen; Định lý Malus; Hàm sóng ánh sáng; Giao thoa bản mỏng có bề dày không đổi – vân cùng độ nghiêng; Ứng dụng hiện tượng giao thoa;... Mời các bạn cùng tham khảo.

GIAO THOA ÁNH SÁNG Ánh sáng sóng điện từ nghĩa trường điện từ biến thiên truyền khơng gian Thực nghiệm chứng tỏ có thành phần điện trường tác dụng vào mắt gây cảm giác sáng  dao động vectơ E gọi dao động sáng Nguyên lý chồng chất Hai sóng có cường độ điện trường E1 E2 gặp điểm khơng gian Các sóng khơng làm nhiễu loạn Sau gặp nhau, sóng truyền chúng truyền riêng rẽ Tại điểm gặp cường độ điện trường tổng hợp    E  E1  E2 Nguyên lí chồng chất sóng ánh sáng có cường độ yếu (ánh sáng nguồn sáng thông thường phát ra) Sự chồng chất sóng tần số Tại thời điểm khơng gian có chồng chất hai sóng có tần số s1 = a1 sin ( t + 1) s2 = a2 sin ( t + 2) Theo nguyên lý chồng chất ta có S = s1 + s2 = a1 sin ( t + 1) + a2 sin ( t + 2) = a sin ( t + ) Phương trình sóng tổng hợp có dạng với phương trình sóng sóng tới, tần số  Biên độ a2 = a12 + a22 + a1 a2 cos (2 - 1) a1sinα1  a 2sinα Góc pha tg  a1cosα1  a 2cosα Nguyên lý Huyghen Mọi điểm mặt sóng dùng làm nguồn điểm sóng cầu thứ cấp Sau thời gian t, vị trí mặt sóng bao hình tất sóng thứ cấp Bất kỳ điểm nhận sóng ánh sáng truyền đến trở thành nguồn sáng thứ cấp phát sóng ánh sáng phía trước Quang lộ L Xét hai điểm A, B mơi trường đồng tính chiết suất n, cách đoạn d Thời gian ánh sáng từ A  B d t v v : vận tốc ánh sáng môi trường Quang lộ hai điểm A, B đoạn đường ánh sáng truyền chân không khoảng thời gian t, t khoảng thời gian ánh sáng đoạn đường AB môi trường L  ct c n v L  nd Định lý Malus Là dạng phát biểu tương đương định luật Đềcac Quang lộ tia sáng n1 hai mặt trực giao n2 chùm sáng Mặt trực giao mặt vng góc với tia sáng L1  A1I1B1  n1A1I1  n I1B1 L2  A2 I B2  n1A2 I  n I B2 L1  L Hàm sóng ánh sáng Tương tự hàm sóng dao động 2π   x  Acos  ω t  L λ   Cường độ sáng  pha ban đầu dao động sóng Cường độ sáng điểm đại lượng có trị số lượng truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền sáng đơn vị thời gian tỉ lệ với bình phương   1  o 2 o I Eo I  biên độ dao động sáng Ho  o  o điểm Cách tạo hai sóng kết hợp Hiện tượng giao thoa tượng chồng chất (hay nhiều sóng) ánh sáng thỏa nguyên lý chồng chất Kết trường giao thoa xuất miền sáng, miền tối Tương tự sóng cơ, có sóng kết hợp tạo tượng giao thoa Xét ánh sáng phát từ hai nguồn riêng biệt Tại điểm nhận sóng nguồn gởi tới, sóng có pha đó, hiệu pha thay đổi  sóng hai nguồn riêng biệt phát sóng khơng kết hợp Cách tạo hai sóng kết hợp Tách sóng phát từ nguồn thành sóng sau cho chúng gặp  hiệu pha sóng khơng phụ thuộc thời gian  sóng kết hợp Nguyên tắc tạo sóng kết hợp từ nguồn sóng tách thành sóng riêng biệt Vị trí vân giao thoa dk dk xk  OM   sinα α Số vân xk  l  k l: chiều dài thủy tinh Hình dạng vân giao thoa Vân sáng vân tối đoạn thẳng song song với cạnh nêm Các vân sáng tối nằm xen kẽ với nhau, cách Vân trịn Newton Đặt thấu kính lồi lên thủy tinh phẳng Lớp khơng khí thấu kính thủy tinh mỏng có bề dày thay đổi Hiệu quang lộ λ L  L1  2d k  Vân sáng 1λ  dk   k   2  Vân tối λ dk  k C M H dk Bán kính vân C M H2  CM  CH rk  R  R  d k  2  R  R  2Rd k  d k 2 M H dk Do d