Bài giảng vật lý đại cương 3 giao thoa ánh sáng ths đỗ quốc huy

Đại Học Công Nghiệp Tp HCM Khoa Khoa Học Cơ Bản BÀI GIẢNG VLĐC chủ đề: GIAO THOA ÁNH SÁNG Th.s Đỗ Quốc Huy MỤC TIÊU Sau học xong này, SV phải: Nêu khái niệm htgtas. Nêu điều kiện có giao thoa. Nêu giải thích kết giao thoa ánh sáng kết hợp Nêu giải thích kết giao thoa ánh sáng phản xạ, gây mỏng Nêu ứng dụng htnxas. NỘI DUNG: *** I – CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG II – KHÁI NIỆM VỀ GTAS, ĐK CÓ GT III – GIAO THOA BỞI NGUỒN ĐIỂM IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GTAS I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Quang Học Sóng: Quang học: Là ngành vật lý học nghiên cứu chất, lan truyền tương tác ánh sáng với môi trường vật chất. Các thuyết chất ánh sáng : •Thuyết hạt Newton (cuối kỉ 17) •Thuyết sóng Huygens •Thuyết điện từ Maxwell (1864) •Thuyết photon Einstein (1905) Quang học sóng: nghiên cứu chất, lan truyền tương tác ánh sáng với môi trường vật chất dựa sở tính chất sóng á/s. I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Quang lộ: Quang lộ ánh sáng thời gian t quãng đường ánh sáng truyền chân không B khoảng thời gian đó: s L  c.t A Trong môi trường đồng tính có chiết suất n, ta có: s c  n.v  n  L  n.s  n.AB t Vậy, quang lộ hai điểm A, B tích chiết suất môi trường với độ dài quãng đường AB. I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Quang lộ: Nếu ánh sáng truyền từ A đến B qua nhiều môi trường có chiết suất n1, n2, …, với quãng đường tương ứng s1, s2, …, quang lộ: L  n i si A s1 s2 Nếu môi trường có chiết suất thay đổi liên tục quang lộ hai điểm A,B là: B B  L  n.ds A s3 ds A B I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Hàm sóng:  2L E(M)  a sin(t  )  Với:  = cT: bước sóng as chân không;   E(0)  a sin(t)  O M L = n.OM = c: quang lộ as đoạn OM Nhận Xét: Sóng M trễ pha sóng nguồn lượng: 2L    I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Cường độ sáng: Cường độ sáng điểm đại lượng có trị số lượng as truyền qua đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sáng đơn vị thời gian (mật độ dòng quang năng). E P I   ka S.t S dS I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Nguyên lí chồng chất ánh sáng: Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp sóng riêng biệt không bị sóng khác làm nhiễu loạn. Sau gặp sóng ánh sáng truyền cũ, điểm gặp nhau, dao động sóng tổng dao động thành phần. I – CƠ SỞ CỦA QH SÓNG: – Nguyên lí Huygens: Bất kỳ điểm nhận sóng ánh sáng truyền đến trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ás phía trước nó. III – GIAO THOA BỞI NGUỒN ĐIỂM – Giao thoa với ánh sáng trắng: y M VSTT O i IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: – Thí nghiệm Loyd: O1 Những điểm M mà lí M thuyết dự  đoán sáng O2 lại tối D ngược lại. Điều chứng tỏ: phản xạ gương, pha E sóng ánh sáng thay đổi lượng . Lí thuyết chứng tỏ, ánh sáng phản xạ bề mặt mtrường có chiết suất lớn môi trường tới tia phản xạ ngược pha với tia tới. IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: – Sóng đứng ánh sáng: M  d  Vị trí điểm tối: d  k k = 0, 1, 2, 3, …  Vị trí điểm sáng: d  (2 k  1) IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: – Ứng dụng PP chụp ảnh màu Lipman (1891): Nhũ tương ảnh Thủy ngân V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – Bản mỏng có bề dày thay đổi: O Hiệu quang lộ:  L1  L  2d n  sin i  2 Cực đại: L1  L  k Cực tiểu: L1  L  (k  ) i R M d B r C V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – a) Nêm không khí: 1 L  L1  L  2d  C Vị trí vân tối: d  k   I 1 M d 2 k = 0, 1,2,…  cạnh nêm vân tối (k = 0)  Vị trí vân sáng: d  (2k  1) k = 1,2,3… V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – b) Vân tròn Newton: O R dk M rk H C rk V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – b) Vân tròn Newton: O  Vị trí vân tối: d k  k R Bán kính vân tối thứ k: rk2  R  (R  d k )  2Rd k dk M rk H C rk  k.R k =1, 2, 3,… rk V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – Bản mỏng có bề dày không đổi:  L1  L  2d n  sin i  Các chùm sáng có góc tới i thỏa đk L1 – L2 = k cho vân sáng L1 – L2 = (2k+1)/2 cho vân tối. Vân giao thoa i vòng tròn sáng, tối xen kẽ tiêu diện TK, có tâm F (vân độ n nghiêng) F M i d V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: – Hình ảnh giao thoa tự nhiên: VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: *** Khử phản xạ mặt kính Kiểm tra phẩm chất mặt quang học Đo chiết suất chất lỏng, khí – giao thoa kế Rayleigh Đo khoảng cách – giao thoa kế Michelson Toàn kí - ứng dụng. VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: - Khử phản xạ mặt kính: Để khử phản xạ tia (1) (2) phải ngược pha nhau, nghĩa hiệu quang lộ chúng phải thỏa đk:  L  L1  2nd  (2k  1)   d  (2k  1) n  n tt 4n (1) (2) n d ntt Không thể khử hoàn toàn tất bước sóng. Chọn d, n để khử bước sóng 0,555m. VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: - Kiểm tra phẩm chất mặt quang học: VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: - Giao thoa kế Rayleigh : VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: - Giao thoa kế Michelson : VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: – Toàn kí : [...]... tại gương, pha E của sóng ánh sáng đã thay đổi một lượng  Lí thuyết chứng tỏ, chỉ khi ánh sáng phản xạ trên bề mặt mtrường có chiết suất lớn hơn môi trường tới thì tia phản xạ mới ngược pha với tia tới IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: 2 – Sóng đứng ánh sáng: M  2 d  Vị trí các điểm tối: d  k 2 k = 0, 1, 2, 3, …  Vị trí các điểm sáng: d  (2 k  1) 4 IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: 3 – Ứng dụng trong PP chụp... tròn sáng, tối xen kẽ trên tiêu diện của TK, có tâm F (vân cùng độ n nghiêng) 2 2 F M i d V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: 3 – Hình ảnh giao thoa trong tự nhiên: VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: *** Khử phản xạ các mặt kính Kiểm tra phẩm chất các mặt quang học Đo chiết suất của chất lỏng, khí – giao thoa kế Rayleigh Đo khoảng cách – giao thoa kế Michelson Toàn kí - ứng dụng VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO. .. CT CĐ L1  L 2  k O k  H  1,  2,  3, 0, 1 L1  L 2  (k  ) O1 2 D yM Trong L1  L 2  r1  r2  O1H  .tg   Không khí: D D yM  k  Khoảng vân D i  1 D y M  (k  ) 2  III – GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM 3 – Giao thoa với ánh sáng trắng: y M VSTT O i IV – GIAO THOA DO PHẢN XẠ: 1 – Thí nghiệm của Loyd: O1 Những điểm M mà lí M thuyết dự  đoán là sáng O2 thì lại tối và D ngược lại Điều... để khử bước sóng 0,555m VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 2 - Kiểm tra phẩm chất các mặt quang học: VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 3 - Giao thoa kế Rayleigh : VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 4 - Giao thoa kế Michelson : VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 5 – Toàn kí : ... V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: 1 – Bản mỏng có bề dày thay đổi: O Hiệu quang lộ:  L1  L 2  2d n  sin i  2 2 2 Cực đại: L1  L 2  k Cực tiểu: 1 L1  L 2  (k  ) 2 i R M d B r C V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: 1 – a) Nêm không khí: 1 L  L1  L 2  2d  2 C Vị trí vân tối: d  k  2  I 1 M d 2 k = 0, 1,2,…  cạnh nêm là vân tối (k = 0)  Vị trí vân sáng: d  (2k  1) 4 k = 1,2 ,3 V – GIAO THOA. .. C rk V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: 1 – b) Vân tròn Newton: O  Vị trí vân tối: d k  k 2 R Bán kính vân tối thứ k: rk2  R 2  (R  d k ) 2  2Rd k dk M rk H C rk  k.R k =1, 2, 3, … rk V – GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG: 2 – Bản mỏng có bề dày không đổi:  L1  L 2  2d n  sin i  2 Các chùm sáng có cùng góc tới i thỏa đk L1 – L2 = k sẽ cho vân sáng và L1 – L2 = (2k+1)/2 sẽ cho vân tối Vân giao thoa là những...II – KHÁI NIỆM VỀ GTAS, ĐK CÓ GT: *** 1 - Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều as kết hợp mà kết quả có những điểm cường độ sáng được tăng cường, có những điểm cường độ sáng bị giảm bớt 2 - Điều kiện có giao thoa là: các sóng tới phải là sóng kết hợp (cùng tần số, hiệu số pha không đổi theo thời gian) 3 – Nguyên tắc tạo ra 2 sóng kết hợp: Tách sóng phát ra từ một nguồn... Fresnel S Màn chắn G2 Vùng GT  S2 S1  O D G1 E III – GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM 1 – Sơ đồ thí nghiệm: III – GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM y 1 – Sơ đồ thí nghiệm: E(01) = E(02) = asint O2 r2 M r1   B O H O1 2L1 E1 (M)  a sin(t  )  D 2L 2 E 2 (M)  a sin(t  )  (L1  L 2 ) (L1  L 2 )  E(M)  E1  E 2  2a cos sin(t  )   y III – GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM M 2 – Biên độ sóng tổng rhợp –... dụng VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 1 - Khử phản xạ các mặt kính: Để khử phản xạ thì các tia (1) và (2) phải ngược pha nhau, nghĩa là hiệu quang lộ của chúng phải thỏa đk:  L 2  L1  2nd  (2k  1) 2   d  (2k  1) n  n tt 4n (1) (2) n d ntt Không thể khử được hoàn toàn tất cả các bước sóng Chọn d, n để khử bước sóng 0,555m VI – ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA AS: 2 - Kiểm tra phẩm chất các . Đại Học Công Nghiệp Tp HCM Khoa Khoa Học Cơ Bản BÀI GIẢNG VLĐC 3 chủ đề: GIAO THOA ÁNH SÁNG Th.s Đỗ Quốc Huy MỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, SV phải: Nêu được khái. niệm về htgtas. Nêu được điều kiện có giao thoa. Nêu và giải thích được kết quả giao thoa bởi 2 ánh sáng kết hợp Nêu và giải thích được kết quả giao thoa ánh sáng do phản xạ, gây bởi các bản mỏng Nêu. ngành vật lý học nghiên cứu về bản chất, sự lan truyền và tương tác của ánh sáng với môi trường vật chất. Các thuyết về bản chất của ánh sáng : •Thuyết hạt của Newton (cuối thế kỉ 17) •Thuyết