Lý thuyết hiện tượng nhiễm xạ fraunhofer qua khe hẹp thực hiện kiểm chứng

a TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP-HCM KHOA VẬT LÝ “| | x LUẬN VĂN TƠT NGHIỆP ĐỀTÀI: ®[Ý THUYẾT HIỆN TƯỢNG NHIÊU XA FRAUNHOFER QUA KHE HEP ® THỰC NGHIEM KIEM CHUNG GVHD SVTH :Cơ PHAN THỊ HỊA BÌNH : VÕ THỊ MỘNG LINH—, THu-VIEN | i ac co ve ' —— & sit oleae Niên khóa:1998-2002 2? cet _ bears ' ee ote owWate * 14 6Ä oer? MỤC LỤC Trang ÊN GAM ỒN ussvepeengiuiaisoesieiebtieiseionG800444616162008010142444003121480008400 6060 Lôi RI R gtectcoc0tytyatgalioittqgsgttottWeiggRoivprutqpey(vie PHAN I: KHOA SAT HIEN TUGNG NHIEU XA QUA KHE HẸP I Thí nghiệm mở đầu vè nhiễu xạ ánh sáng ¿5-55 ccccx c2 H Nguyên 1ý HuV6heti>= Frenel ucccccvccecossvscsssseonsaanesiesssessasercaseracsresennaess Dit ag bio Fre ne SA 2(GG00á0(000001idGt0(04A-00kd0ã D1020 eeeeeseeveesseeeeeseseeeeveeeseosssssssnee TH, Miu xe T@unhOlEcicccocce.cciccicinct6020 020066003002 60/3006436a 10) Nguyén tac áp dụng tích phân (24.1) cho nhiễu xa FIRURDOIGE c2 bác: Go ti00G4404000y96063006/0306084 10 ÿ, S0 đ0 Di nghi ia ies ies ain KS 10 Nhiễu xạ qua lỗ hình chữ nhật - - 5555: 11 Nhi€éu xa qua mOt khe hep ccccccccccsssscsssssssssssssvssecssavsescnsees 14 Nhiễu xạ qua hai khe -¿- 5S S3 Sex exsvro 20 Nhiễn.xe qua nhiều K@. 62226600220 0020002ả48à 30 PHAN II: PHAN THỰC HÀNH 222222222 222222231122122111222122 tr 46 [MU ÂN cac c2 610116600100660050151L2gG4Gt2dg12n6939640432)Á/G00601938.0@% 47 II Nền TH; HN đề co n0 22A)02 01066 0000Ndg 47 DỤ bácngtktctixccásoc4c:6214651256610615656)5566561165 6609901040194612ã/1820x6 32 LV Lb đặt dụng CÙt 6:26 VN 6v iaiAlike-v20ác 53 ve teeceeaeexeeeeeeareeeeeseaeenree 54 VI Tiến hành GIĩ nghiỀ ::¿¿2262202010G105000010Aảg0002x35) PHAN KET LUAN cccccccccccccscsessssececocssssecsesveveseesesaveseesecavsncensereaneensareancenceneee 71 Luin odin lét aghi¢p - điện ting nhiéu xa Fraunhofer qua khe hep LOFOCAM OH! Thiam thodt ma bén nam hee dé tréi qua, khéng cin bao liu nita em sé phai rdi xa mai trường đại lọc, rời xa bạn bè, thầu cô để bắt đầu tiếp bước etgiiệp ma thay ed da di true Thai tưng gian qua em dé séng oà hee tip uc dim boe, yéu gia dink, ban bé oa u¢ diu ddt, day dé eta quu thầu “Để cá duge hém nay, ngoai suf 06 gdng phdn dau cia ban tin, edn ed tự ding gop rat cia nha trudug Chink nha trtéug da tao diéu kign thuan lgi cho em hodn thank khéa hoe Od dae biệt thầu có khoa Od Ly la nhuing ngitéi da tre Hep truyén dal véu kién Uuie, kink aghiém để mai day em thé ovitng tin bude lin bue giang Cing on ấu em nguyén sé ghi mai mai, oa khébng gi 06 thé din dip (Nang quủ thâu cô nitận & noi em ling biét on chan nla Oa em eting khing tao quên tự chi bao luting dan tan tink eta 06 Phan Fhi Woda Bink eing of tự lễ trợ giúp đỡ tận tâm thay Wauyéen Woang Long, Uuiy Cac cAnh Fuiin vuốt trink em thie hign ludn oda OCuéi ating em xin géi lai cin on dén gia dinh va ban bè động oién, khiel le, la ehé dua tink thin oting ecide sudt qua trink hee tap oa lam luda odn GORWD: ©â Phan Fhi Hoa Bink | “‹huận vin tét nghi¢p -Wign tượng niệu xạ (JrauntoỆer qua khe hep LOMO PAU Od Ly la mgt aluing nganh khoa nhan loai rat nhéu think tin qui bau ml hoe da eéing hitn cho WH da mé ring cho eduing ta thé gidi quan khoa hoe, mél diuéng nghién atu Uute tai kbuieh quan mé qua kiém ehuing cing khing dinh tinh ding din Cing nhu ede nganh khoa hee khuiie, thé gidi OGdt Ly la muda mau mudn vb Mdi mot link owe Co, Whigt, Pign, phan khéng Quang giống níu thé thiéu trén eo thé ngudi, gop phin agay cing lam hoan thig¢n mén hee voén ehuta dung ahiing bi dn luén thdi Uuie ngueé tim tai oa aghién ctu Tit thud nhéd, nhiéu hién titeng thién nhiéu nluc Cau Odng, sam, sé da khoi day tink té mod eia em Wiém yéu thich Ot Ly cing xual phat tit dé @6 nhuing lie nhin lin khoang khing biu trời xanh od thity nbuing oét lim đếm eé dang ulut igi tée, em luda tự hai “Oat gi dang “tréi” léinh bénk mit minh thé ? "“WHode* Fai ete dia Compaet laser lai c6 nhiing “og¢t” miu sae lỡ ?”, đãi tao em méi biết câu tra lei nam & phan Quang hee cha mén OFt Ly fun la thé liệ eta nhiing người di sau oa rat may duge ura huténg nhiting thank qua eia ede bge titn bdi da dé lai Chink qui tig s ñà tắtữg rugướời câm dude s0i sing, din léi em di Whiting Hét hoe ityé aha trit&ng nluing eting giún cho em hiéu rang hon 0é Odt Ly Do trinkh dé va khé ning nhin tute eb han, cho nén oiệc hiéu sau vé mgt phan nao day mét link owe Odt Ly la lạn chế Quang hoe la mgt mén hoe thea em cam ahdu la rit hay, rat tụ thii oa gidi thich duge nhiéu higu tugng dang dién tống mia & bade phd thing em da duce biét din hinh hoe, quang hoe séng em rit kh Tuy nhiéin khuie oéi quang hinh dung duge hign tugng Lén dai hoe mét lan nita hign tite¢ng giao thea dupe nhde lai, ding Udi gidi GORD: wa (Ridng em se liép thu vé hai hign C6 Phan Fhi Hada Fink Nm thiệu tiếp vé liện tượng niệu Luin oan tét aghi¢p -Fig¢n tugng nhiéu xa Fraunhofer qua khe hep lugng la rat mo hé, nhdt la ed hai liện tượng xảu ta đồng thời (nhiéu xa qua Wt khe) Oi thé dé tai luan oan trude hét nhuim théa man nhu eau cain hiéu biét eta mink, ddag thél em ky cong ad 0b thd lam tài ligu tham khao thém cho cide ban sink vién hoe din hoe phiin Quang hee sé thugn lign hon Do théi gian cé6 han nén em chi trinh bay liệu tượng tiếu xạ (Fraunhofer qua khe hep Hoi dung gém eb hai phin chink : - Li thuyél nhiéu xa qua khe hep - Flute nghiém kiém eluing Trong phn ly tuyét, ngodi vige trink bay mét eich ngắn gon, phấi lợp oti hinh oé ré rang, em ein bé sung thém cie vi du dudi dang mét bai tap nhd dé lay ete 16 ligu eu thé mgt lin nita ly thuyét ahiéu xq cang tré nén mink back Mie di e6 rit nhiéu e& gang nbuing kha ning va thei gian han ché nén lugan oda 06 nhiéu thiéu s6t Em rat mong duge ug chi bio, gop y eta qui Uriy 06 cing ete ban GUWD: C6 Phan Thi Hoa Binh Luan oan tét tgi¿ệp -2(iện tueng nhiéu xa Fraunhofer qua khe hep PHANI KHAO SAT HIEN TUONG NHIEU XA FRAUNHOFER QUA KHE HEP GOD: Céi Phan Fhi Fada Bink Luin tốt nghi¢p -Higa tượng niệu xụ (Jraunitofer qua khe hep DIAN LY FHUYET ahi THi NGHIEM MO BAU VE NHIEU XA ANH SANG : Quan sát nhiều thí nghiệm người ta thấy rằng, truyền môi trường đồng tính, gặp vật cản, ánh sáng truyền theo đường thẳng mà truyền theo phương khác Những phương gọi phương nhiễu xạ Hiện tượng nói gọi tượng nhiễu xạ ánh sáng, Chúng ta xét thí nghiệm sau : AAA Tia hinh hoc Nguôn điểm c+ _ C +— Màn quan sát Thấu kính L _— Tia nhiễu xạ Màn chắn D HÌNH Nguồn sáng S thấu kính L hội tụ O Điểm O ảnh thực S Sau O ta đặt quan sát E Theo định luật truyền thẳng ánh sáng, tia sáng chi nam hình nón AŒB (chùm tia hình học) E, ta quan sát thấy vật sáng có đường kính AB Bây ta đặt thêm chắn D có lỗ trịn nhỏ O Ta thấy màmE xung quanh đường rìa đường kính AB, có vân trịn sáng tối xen kế GOD: Cé Phan Fhi Fda Binh Lugn oan tốt nghi¢p -Fig¢n tugng nhiétu xa Fraunhofer qua khe hep Điều chứng tỏ tia sáng truyền qua lễ tròn bị lệch phương đi, tia nhiễu xạ giao thoa với tạo thành vân sáng tối Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng không giới hạn trường hợp ánh sáng qua khoảng trống hẹp (một lỗ nhỏ lỗ chân kim hay khe hẹp nhỏ) mà cịn xảy ánh sáng qua mép vật chắn sáng Có lẽ thí dụ phổ cập tượng nhiễu xa xảy bạn nhìn trời xanh thấy vết lốm đốm có dạng sợi tóc bénh trước mắt bạn Các “vật ” này, người ta gọi, tạo ánh sáng qua mép mảnh nhỏ li tỉ thủy tỉnh dịch (vật liệu suốt chiếm phần lớn nhãn cầu) Các mảnh vỡ từ tiết diện lớp nước phía trước võng mạc, ánh sáng thu nhận Cái mà bạn thấy nhìn "vật nổi” hình ảnh nhiễu xa tạo nên mảnh nhỏ lềnh bềnh Như ánh sáng khơng hồn tồn tn theo định luật truyền thẳng ánh sáng, điều có nghĩa quang hình học có giá trị đến chừng mực mà ta bỏ qua tượng nhiễu xa Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng giải thích cách đẩy đủ, nhờ ngun lý Huyghens ~ Fresnel - nguyên lý quang học sóng NGUYÊN LÝ HUYGHENS ~ FRESNEL : 1.Thí nghiêm Huyghens : Có chậu đựng nước, có vách ngăn với khe hẹp O Ta thấy dùng âm thoa để tạo sóng trịn tâm S ngăn thứ (H.8) Sóng truyền đến khe hẹp O truyền qua ngăn thứ hai Ở sóng có tâm O, khơng phải có tâm § Như khe hẹp O, sóng truyền tới, trở thành nguồn chấn động, gọi nguồn thứ cấp 02⁄2): C6 Phan Thi Héa Bink Luin oan tit nghi¢p -Hign tugng nhiéu xa (Fraunhofer qua khe hep HINH 2 Nguyén ly Huyghens : Chúng ta tưởng tượng có mặt (E) kín bất kỳ, bao quanh nguồn chấn động S Huyghens đưa nguyên lý : Mỗi điểm mặt kín (X) mà sóng truyền tới lại trở thành nguồn phát sóng cầu thứ cấp, thời điểm mặt bao mặt cầu bể mặt sóng sóng thực truyền Biên độ pha chấn động thứ cấp, truyền từ A,B,M,N có liên lạc với biên độ pha chấn động truyền từ S đến A,B,M,N B (2) Hinh Ngun lý Huyghens có tính định tính, áp dụng để xác định phương truyền ánh sáng Ví dụ trường hợp truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ khúc xạ lưỡng chiết Để giải thích cách định lượng tượng nhiễu xạ, Fresnel bổ sung định đề sau : 3.Dinh dé Fresnel : GORD: C6 Plan Fhi Fda Bink ~~ HÌNH Luin oan tốt ngiệp - tiện tugng nhiéu xq Fraunhofer qua khe hep Fresnel đưa giả thuyết : - — Biên độ pha ánh sáng thứ cấp phát từ A biên déva pha sóng từ § đến A Gọi dŠ diện tích vi cấp mặt kín (>) lân cận điểm AN pháp tuyến dŠ Ø 8' góc tạo pháp tuyến với phương SA AP Theo Fresnel : - Biên độ sóng thứ cấp theo phương AP tỷ lệ với hàm số k phụ thuộc 8" gọi thừa số xiên k(6,8') Thừa số xiên nhận giá trị cực đại 6” triệt tiêu, Đương nhiên, xét sóng thứ cấp từ d> biên độ sóng phát từ dŠ tỷ lệ với dŠ Xuất phát từ định đề Fresnel, ta thử viết biểu thức sóng thứ cấp từ dỀ tới P Giả sử phương trình chấn động S có dạng : §S=“đqCOSŒW (23.1) Sóng phát từ nguồn điểm S sóng cẩu nên biên độ biến thiên tỷ lệ nghịch với khoảng cách, phương trình sóng đến A có dạng : s =, coset -=) =F cost -) Với { =” Suy : š? GUID: @ =2nf @ = 2nf A=CT @ È =7 - f (Vì f 2=) (23.2) , 2nf _2n €`W +2 ïgoaà COO gg C6 Phan Thi Héa Bink