Chương 2 Nhiễu xạ ánh sáng

BÀI TẬP QUANG HỌC 1 CHƯƠNG II: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM Cô Nguyễn Thị Hảo Chủ đề 1 2 Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ? 3 Nhiễu xạ và giao thoa khác nhau thế nào? 4 Hiện tượng tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần vật cản ánh sáng đượcgọi là hiện tượngnhiễu xạ. k ab S a b π λ ∆ = + 5 Chủ đề 1 NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN S: nguồn sáng Σ: mặt cầu tâm S bán kính a P: điểm khảo sát b = Mo P S: nguồn sáng P: điểm được chiếu sáng Σ: mặt sóng cầu a: bán kính mặt cầu S b: khoảng cách từ điểm quan sát đến mặt sóng cầu . k ab r k a b λ = + 1. Biên độ dao động tại P do các đới gây ra: ap = a 1 – a 2 + a 3 …± a n k ab S a b π λ ∆ = + 6 Chủ đề 1 NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN k ab S a b π λ ∆ = + 1. Bán kính đới cầu thứ k: 2. Diện tích các đới cầu: 1 2 2 n P a a a = ± BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN 7 Ta có thể thay đổi b để quan sáng cường độ sáng tại tâm P 8 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Chủ đề 1 Gọi n là số đới chứa trong lỗ tròn 1 2 2 n P a a a = ± Dấu + n lẻ Dấu – n chẵn k ab S a b π λ ∆ = + 9 ♥ Nếu lỗ tròn chứa được k đới thì ta xem bán kính lỗ tròn bằng bán kính đới thứ k tron = . lo k ab r r k a b λ = + Gọi Io , a là cường độ và biên độ ánh sáng tới  Khi không có màn chắn an~0  ap =OI  Ip = Io  Khi số đới chứa trong lỗ là lẻ thì Ip >Io (P sáng hơn)  Khi số đới chứa trong lỗ là chẵn: Ip < Io (P tối hơn) Khi có 1 đới n = 1: Ip=a12 =4a2 =4Io  (cường độ sáng tại P gấp 4 lần khi không có màn) Khi có 2 đới n = 2: Ip = 0 do (a1≈a2)  Tại P là tối nhất • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Chủ đề 1 10 1 2 2 2 P a a a = − 1 1 1 2 2 P a a a a= + = [...]... Nhiễu xạ qua 1 dĩa tròn CHỦ ĐỀ 2 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP Gọi i là góc lệch của chùm tia nhiễu xạ so với pháp tuyến CHỦ ĐỀ 2 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP i D Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ a: bề rộng khe hẹp P: ảnh nhiễu xạ, Po ảnh hình học của S A: biên độ nhiễu xạ do toàn khe gây ra tại P a1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại P f: tiêu cự của TKHT 1 Cực tiểu nhiễu xạ: 2 Cực đại nhiễu. .. độ sáng của nhiễu xạ qua 1 khe hẹp sin u 2 I=A ( ) u 2 o π u = (i − io )a λ 1 λ i − io = (k + ) 2 a ♥ Cực đại giữa NX (cực đại giữa hình học): i = io⇒ u = 0 ⇒ I = Io ♥ Cực đại NX thứ 1: k=1, -2 ⇒ u=3π /2 ⇒ I1=4/9 2 Io= 0,044 Io ♥ Cực đại NX thứ 2: k =2, -3 ⇒ u=5π /2 ⇒ I2=4 /25 2 Io= 0,016 Io NX: 90% Năng lượng ánh sáng tập trung ở vân giữa NX CHỦ ĐỀ 3 • NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸP “Trong nhiễu xạ có giao... nhiễu xạ có giao thoa” Giữa 2 cực đại chính giao thoa có: N-1 cực tiểu giao thoa và N -2 cực đại phụ giao thoa So sánh ảnh nhiễu xạ? Nhiễu xạ 1 khe Cực tiểu NX Cực đại giữa NX Vân giao thoa Nhiễu xạ 2 khe Câu hỏi tuần sau So sánh thí nghiệm khe Young và nhiễu xạ 2 khe hẹp Nhiễu xạ qua 2 khe Các em quan sát hình vẽ về phân bố cường độ của ảnh nhiễu xạ, sau đó xem ảnh nhiễu xạ thực tế Lí giải vì sao 7... giao thoa? Vân giữa nhiễu xạ Quan sát ảnh nhiễu xạ của 1, 2, 3, 4, 5, 7 khe hẹp Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ a: bề rộng khe hẹp l: khoảng cách điểm giữa 2 khe liên tiếp P: ảnh nhiễu xạ a: biên độ nhiễu xạ do N khe gây ra tại P A: biên độ nhiễu xạ do 1 khe gây ra tại P a1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại P f: tiêu cự của TKHT 1 Cực tiểu nhiễu xạ: 2 Cực đại nhiễu xạ: λ λ • sin i... • sin i − sin io = (2k + 1) ( k = 1, 2 ) 2 Nl λ • i, io bé → i − io = (2k + 1) 2 Nl λ • xcdpgt = (2k + 1) f 2 Nl Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 2, nhiều khe hẹp CHỦ ĐỀ 3 • NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸP Lưu ý: -Vân giữa nhiễu xạ bị giới hạn bởi 2 cực tiểu nhiễu xạ thứ nhất: xctnx ( k =−1) ≤ L ≤ xctnx ( k =+1) - Giữa 2 cực đại chính giao thoa có: N-1 cực tiểu giao thoa và N -2 cực đại phụ giao thoa... ±1, 2 ) • sin i − sin io = (2k + 1) 2a ( k = ±1, 2 ) a λ λ • i, io bé → i − io = (2k + 1) • i, io bé → i − io = k 2a a λ λ • xcd = (2k + 1) f • xct = k f 2a a Vân giữa nhiễu xạ bị giới hạn bởi 2 cực tiểu nhiễu xạ thứ 1 3 Cực tiểu giao thoa: λ • sin i − sin io = k (k = 1, 2 ) Nl λ • i, io bé → i − io = k Nl λ • xctgt = k f Nl 4 Cực đại chính giao thoa: λ • sin i − sin io = k ( k = 0, ±1, 2 ) l... nhiễu xạ: λ λ • sin i − sin io = k ( k = ±1, 2 ) • sin i − sin io = (2k + 1) ( k = ±1, 2 ) a 2a λ λ • i, io bé → i − io = k • i, io bé → i − io = (2k + 1) a 2a λ λ • xct = k f • xcd = (2k + 1) f a 2a Cực đại giữa nhiễu xạ Po (cực đại giữa trung tâm, cực đại giữa hình học) là ảnh hình học của S : i=io, P≡Po Khoảng cách giữa 2 cực đại và cực tiểu liện tiếp: λ λ ∆i = → ∆x = f a a Phân bố cường độ sáng. .. CHỦ ĐỀ 4 • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ  Cách tử truyền qua: trên mặt tấm thủy tinh có những rãnh không trong suốt, ánh sáng truyền qua phần trong suốt và gây ra nhiễu xạ  Chỉ nghiên cứu các ánh sáng thấy được  Cách tử phản xạ: Tạo bởi tấm kim loại phẳng, nhẵn bóng và có hệ số phản xạ cao, trên mặt được vạch các rãnh nhỏ cách đều nhau  Dùng để nghiên cứu tia tử ngoại CHỦ ĐỀ 4 • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ Công thức cần... rộng 1 khe l: khoảng cách giữa 2 khe liên tiếp N: số khe (vạch) của cách tử n=1/l : chu kì cách tử Cực đại chính giao thoa: λ sin i − sin io = k = knλ l Lưu ý: Trong bài tập về cách tử, khi đề cập các cực đại thì đó là cực đại chính giao thoa, và chỉ xét trong vân giữa nhiễu xạ CHỦ ĐỀ 4 • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ Quan sát phổ nhiễu xạ của cách tử Mỗi ánh sáng đơn sắc của ánh sáng trắng tạo nên một hệ thống... thứ nhất: - Nửa vòng tròn OA - Biên độ: a1=OA=2OI =2a C Đới Fresnel thứ hai: - Nửa vòng tròn AB - Biên độ: a2=AB ≈ 2a 2 đới Fresnel đầu tiên: - Biên độ: aP=OB ≈ 0 Phương pháp đường xoắn ốc Nửa đới Fresnel thứ nhất: - Cung tròn OJ - Biên độ: ap = OJ = a 2 Đới Fresnel thứ nhất + nửa đới Fresnel thứ 2: - Cung tròn OJAF - Biên độ: ap = OF = a 2 Chủ đề 1 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Lưu ý khi làm BT 1 . =OI Đới Fresnel thứ nhất: - Nửa vòng tròn OA. - Biên độ: a1=OA=2OI =2a Đới Fresnel thứ hai: - Nửa vòng tròn AB. - Biên độ: a2=AB ≈ 2a 2 đới Fresnel đầu tiên: - Biên độ: aP=OB ≈ 0 C 11 Phương. đường xoắn ốc Nửa đới Fresnel thứ nhất: - Cung tròn OJ - Biên độ: ap = OJ = a√2 12 Đới Fresnel thứ nhất + nửa đới Fresnel thứ 2: - Cung tròn OJAF - Biên độ: ap = OF = a√2 • NHIỄU XẠ FRESNEL. giữa hình học): i = io⇒ u = 0 ⇒ I = Io ♥ Cực đại NX thứ 1: k=1 ,-2 ⇒ u =3 /2 ⇒ I1=4/9π2 Io= 0,044 Io ♥ Cực đại NX thứ 2: k=2, -3 ⇒ u=5π/2 ⇒ I2=4/25π2 Io= 0,016 Io 2 2 sin 1 ( ) u = ( ) ( ) 2 o