Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG III TÍNH CHẤT SÓNG ÁNH SÁNG A Cơ sở của quang hình học I Các định luật cơ bản của quang hình học 1 Định luật về sự truyền thẳng của ánh sáng Trong một môi trường trong suốt, đồng tính và đẳng h[.]
CHƯƠNG III TÍNH CHẤT SĨNG ÁNH SÁNG A Cơ sở quang hình học I Các định luật quang hình học Định luật truyền thẳng ánh sáng Trong môi trường suốt, đồng tính đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng Định luật phản xạ khúc xạ ánh sáng a Định luật phản xạ ánh sáng: - Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới - Góc phản xạ góc tới : i = i’ i i’ r b Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới - Tỉ số sin góc tới sin góc khúc xạ số không đổi sin i sin r n21 n21 chiết suất tỉ đối môi trường môi trường n21 = n2 / n1 ,với n1 , n2 chiết suất tuyệt đối môi trường tương ứng sin i n2 n21 n1 sin i n2 sin r sin r n1 II Những phát biểu tương đương đl Descartes 1.Quang lộ:Quang lộ L hai điểm A, B đoạn đường ánh sáng truyền khoảng khoảng thời giann t, t khoảng thời gian ánh sáng đoạn đường AB môi trường d c L ct c ; n L nd v v Nếu AS truyền qua nhiều môi trường chiết suất n1 , n2 , n3 … Với quãng đường tương ứng d1 , d2 , d3 ….thì: L n1d1 n2 d n3d3 Nếu ánh sáng môi trường mà chiết suất thay đổi liên tục quang lộ hai điểm A B môi trường là: B L n.ds A ds đoạn đường nhỏ để coi chiết suất không đổi Nguyên lý Fermat: a) Phát biểu: Giữa hai điểm AB, ánh sáng truyền theo theo đường mà quang lộ cực trị ( cực đại, cực tiểu không đổi) b)Sự tương đương NL Fermat ĐL Descartes - Sự tương đương NL Fermat với ĐL phản xạ Xét hai điểm A, B nằm phía mặt phản xạ Gọi AIB đường AS truyền từ A đến B Theo ĐLPX thì: i = i’ Xét điểm I’ mặt phản xạ; gọi B’ điểm đối xứng B qua mặt phản xạ IB = IB’ I’B = I’B’ Vì i = i’ nên ba điểm AIB’ thẳng hàng nên: AI IB AI ' I ' B B n( AI IB) n AI ' I ' B LAIB LAI ' B Nghĩa ánh sáng truyền theo đường mà quang lộ cực tiểu A i i’ I I’ B’ - Sự tương đương NL Fermat với ĐLKX Xét hai điểm A, B nằm hai môi trường suốt chiết suất n1 n2 Lấy điểm I mặt phân cách A n1 h1 A’ i1 x B’ P-x I i2 n2 h2 B Quang lộ theo đường AIB L n1 AI n2 IB AA ' h1 ; BB ' h2 ; A ' I x , A ' B ' p 2 2 L n1 x h n2 ( p x ) h A n1 h1 A’ i1 x B’ P-x I i2 n2 h2 B • Theo NL Fermat AS theo đường cho L cực trị, nghĩa dL x px n1 n2 0 2 2 dx x h1 ( p x) h2 n1 sin i2 n1 sin i2 Như xuất phát từ định luật Descartes ta tìm ngun lý Ferma ngược lại Rõ ràng chúng tương đương với 3 Định lý Malus: a) Mặt trực giao: mặt vng góc với tia chùm sáng b) Định lý: Quang lộ tia sáng hai mặt trực giao chùm sáng Định lý Malus dạng phát biểu tương đương định luật Descartes CM: Xét chùm sáng song song truyền qua mặt phân cách hai môi trường A2 H2 L1 n1 A1 I1 n2 I1 B1 n1 A1 I1 n2 I1H1 n2 H1B1 L2 n1 A2 I n2 I B2 n1 A2 H n1.H I n2 I B2 A1 i1 i1 i2 I1 H1 i2 A1 I1 A2 H , H1 B1 I B2 H2 I2 I1 H1 n1 sin i1 n2 sin i2 n1 n2 I1 I I1 I n1.H I n2 I1 H1 L1 L2 B1 I2 B2 B Cơ sở quang học sóng Giao thoa ánh sáng I Cơ sở quang học sóng: 1.Hàm sóng ánh sáng:ánh sáng sóng điện từ nhiên thực nghiệm chứng tỏ có thành phần điện trường tác dụng vào mắt gây cảm giác sáng, dao động E gọi dao động sáng Nếu O PT dao động sáng là: x a cos t Thì điểm M cách O đoạn r, PT dao động r r sáng là: x a cos (t ) a cos(t ) v Tv 2 nr 2 L a cos( t ) a cos(t ) cT L = nr quang lộ đoạn đường OM bước sóng AS chân khơng PT gọi hàm sóng AS Nếu AS truyền theo chiều ngược lại hàm sóng AS có dạng: 2 L x a cos(t ) X O X M Cường độ sáng:CĐ 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 CĐ sáng điểm tỉ lệ với bình phương biên độ dao động sáng điểm đó.Nếu chọn hệ số tỉ lệ I = a2 Ví dụ: Hai sóng có bước sóng 620 nm sóng qua mơi trường chiết suất n1 = 1,45, sóng qua mơi trường chiết suất n2 = 1,65 hình vẽ Tìm độ dày d nhỏ hai sóng pha với qua mơi trường khi: a) Lúc đầu hai sóng pha với b) Lúc đầu hai sóng lệch pha rad n1 n2 d HQL hai sóng qua môi trường: L2 – L1 = d( n2 – n1 ) a)Lúc đầu hai sóng pha nên: 2 ( L2 L1 ) k d ( n2 n1 ) k d 3100 nm n2 n1 b) Lúc đầu hai sóng lệch pha π nên 2 ( L2 L1 ) k d (2k 1) d 1550 nm 2(n2 n1 ) 2(n2 n1 ) II.Hiện tượng giao thoa ánh sáng: Là tượng chồng chất hai (hay nhiều) sóng AS kết hợp làm xuất không gian vân sáng tối nằm xen kẻ Hai sóng kết hợp hai sóng có phương dao động, tần số hiệu pha không thay đổi theo thời gian 1 Cách tạo hai sóng AS kết hợp: a) Khe Young: O2 O O1 b) Gương Fresnel: dụng cụ gồm hai gương G1 , G2 đặt nghiêng góc nhỏ (khoảng vài phần nghìn radian) Một nguồn điểm O đặt trước hai gương có hai ảnh ảo O1 , O2 O G2 Màn chắn (2) O2 (1’) G1 (2’) G1 (1) Biểu thức cường độ ánh sáng giao thoa Giả sử điểm M không gian có chồng chất hai ánh sáng đơn sắc dao động phương, tần số: 2 L1 2 L2 x1 A1.cos 1t , x2 A2 cos 2t Hiệu pha hai dao động là: 2 2 1 L1 L2 Biên độ dao động tổng hợp M 2 2 A A A A1 A2 cos 2 1 ... Định luật truyền thẳng ánh sáng Trong môi trường suốt, đồng tính đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng Định luật phản xạ khúc xạ ánh sáng a Định luật phản xạ ánh sáng: - Tia phản xạ nằm... 1.Hàm sóng ánh sáng :ánh sáng sóng điện từ nhiên thực nghiệm chứng tỏ có thành phần điện trường tác dụng vào mắt gây cảm giác sáng, dao động E gọi dao động sáng Nếu O PT dao động sáng là: x... nguyên lý Ferma ngược lại Rõ ràng chúng tương đương với 3 Định lý Malus: a) Mặt trực giao: mặt vng góc với tia chùm sáng b) Định lý: Quang lộ tia sáng hai mặt trực giao chùm sáng Định lý Malus