Tóm tắt kiến thức quang học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TÓM TẮT KIẾN THỨC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG PHẦN: QUANG HỌC [18/12/2017] Lâm Cương Đạt HIỆU QUANG LỘ Xét hai điểm AB mơi trường đồng tính chiết suất n, cách đoạn d Thời gian ánh sáng từ A đến B là: t d , v vận tốc ánh sáng môi trường v Quang lộ hai điểm A B đoạn đường mà ánh sáng truyền chân khơng khoảng thời gian t, t khoảng thời gian mà ánh sáng đoạn đường AB môi trường Gọi L quang lộ hai điểm A, B: L  c  t , mà n  c : v  L  n d GIAO THOA ÁNH SÁNG Xét hai nguồn sáng O1, O2 có phương trình dao động sáng: x1  a1 cos(ωt) x  a cos(ωt) Tại M nhận hai dao động sáng có phương trình: 2π   x1  a1 cos  ωt  L1  λ   2π   x  a cos  ωt  L2  λ   Độ lệch pha dao động sáng φ 2π  L1  L2  λ Như để:  điểm M sáng thì:  điểm M tối thì: φ  2kπ  L1  L  kλ φ   2k  1 π  L1  L   2k  1 λ BẢN MỎNG CÓ ĐỘ DÀY THAY ĐỔI-VÂN CÙNG ĐỘ DÀY Khi tia sáng phản xạ mặt phân cách từ mơi trường có chiết xuất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn quang lộ tăng thêm lượng λ , ngược lại quang lộ không tăng NÊM THỦY TINH Xét nêm thủy tinh chiết xuất n hình, hiệu quang lộ tia khúc xạ tia phản xạ là: L  2d n  sin i1  λ Ứng dụng điểu kiện để đạt cực đại cực tiểu giao thoa:  Vị trí vân tối thỏa công thức: L   2k  1  λ Vị trí vân sáng thỏa cơng thức L  kλ NÊM KHƠNG KHÍ Xét nêm khơng khí chiết xuất nkk=1 hình, hiệu quang lộ tia khúc xạ tia phản xạ là: L  2d sin i  λ Ứng dụng điểu kiện để đạt cực đại cực tiểu giao thoa:  Vị trí vân tối thỏa công thức: L   2k  1  λ Vị trí vân sáng thỏa cơng thức L  kλ VÂN TRỊN NEWTON Thí nghiệm vân tròn Newton bố trí cách đặt thấu kính hội tụ hình chỏm cầu lên thủy tinh Thí nghiệm thường quan sát theo phương vng góc với mặt kính nên góc tới i1 tia sáng 0o Vậy thực chất hệ nêm thủy tinh Áp dụng công thức nêm thủy tinh ta có: Xét điểm M điểm cần khảo sát trạng thái sáng tối cách trục thấu kính đoạn rk điểm có độ cao so với thủy tinh d Hiệu quang lộ tia khúc xạ phản xạ là: L  2d  Vì λ λ M tối Nếu dk Nếu d   2k  1 λ M sáng d  R  OM nên ta có mối liên hệ rk d: rk  2Rd Khi khảo sát vân tròn Newton, ta hay quan tâm đến vân tối, bán kính vân tối thứ k là, từ mối liên hệ rk d điều kiện để điểm M tối: rtk  Rλk NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN PHƯƠNG PHÁP ĐỚI CẦU FRESNEL Xét nguồn điểm O điểm chiếu sáng M Dựng mặt cầu S bao quanh O, có bán kính R < OM hình Đặt MB = b, từ M ta vẽ mặt cầu Σ0 , , Σk , có bán kính λ b, , b  k , chia mặt cầu thành đới gọi đới cầu Fresnel Diện tích đới cầu thứ k, giới hạn mặt Σ k Σk 1 là: S  πRb λ Rb Còn bán kính đới cầu thứ k là: rk  Rbλ  k Rb TÍNH BIÊN ĐỘ TỔNG HỢP Nếu gọi a1, a2, a3,…, an biên độ sóng ánh sáng đới thứ 1, 2, 3,…, n gây M biện độ sóng ánh sáng tổng hợp gởi tới M viết dạng: a  a1  a  a   a n  a1 a n , dấu “+” n lẻ ngược lại  2 TÍNH SỐ ĐỚI CỦA ĐĨI CẦU Ta xét mặt sóng cầu bị chắn khơng suốt có lỗ tròn O, bán kính ρ n Số đới Fresnel chứa lỗ: n ρn  R  b    λ  Rb  NHIỄU XẠ QUA KHE HẸP-NHIỄU XẠ BỞI SĨNG PHẲNG Một khe hẹp K có bề rộng AB = b Rọi sáng khe hẹp chùm đơn sắc song song có bước sóng λ Qua khe K tia sáng nhiễu xạ theo nhiều phương Tách tia nhiễu xạ theo phương φ đó, chùm tia gặp vơ cùng, ta dùng thấu kính hội tụ để chùm tia nhiễu xạ hội tụ M Tùy giá trị φ , điểm M sáng hay tối φ λ ta vẽ mặt phẳng Σ , Σ1 , Σ , cách Để tính cường độ sáng theo phương vng góc với chùm tia nhiễu xạ Các mặt phẳng chia mặt phẳng khe thành dải Bề λ số dải khe là: 2sin φ b 2b sin φ n  λ λ 2sin φ rộng dải Nếu khe chứa số chẳn dải, n = 2k M tối: λ b k  1,  2, sin φ  k Nếu khe chứa số lẻ dải, n = (2k+1) M sáng: sin φ   2k  1 k  1,  2, λ 2b NHIỄU XẠ CÁCH TỬ Khoảng cách khen cách tử d gọi chu kỳ cách tử Số cách tử đơn vị chiều dài là: n d Nếu chiếu chùm sáng đơn sắc đến cách tử, quan sát ta quan sát vạch sáng, cực đại Điều kiện để có cực đại giao thoa cách tử: sin φ  k λ , k  0,  1,  2, d NĂNG SUẤT PHÂN GIẢI ÁNH SÁNG Để đánh giá cho khả tách hai vạch bậc k có bước sóng gần dùng đại lượng suất phân giải R định nghĩa sau: R λ λ '  λ  λ , người ta λ λ λ λ ' , theo Rayleigh cực tiểu thứ 1  vạch nhiễu xạ trùng với cực đại trung tâm vạch kia:  k   λ  kλ ' N  Tiêu chuẩn để tách biệt hai vạch ứng với hai bước sóng Suy ra: R λ  kN , xem λ '  λ λ Như vậy, bậc k cho trước, suất phân giải tỷ lệ với số khe N độc lập với số d cách tử nhiễu xạ  ... CÓ ĐỘ DÀY THAY ĐỔI-VÂN CÙNG ĐỘ DÀY Khi tia sáng phản xạ mặt phân cách từ môi trường có chiết xuất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn quang lộ tăng thêm lượng λ , ngược lại quang lộ không tăng...HIỆU QUANG LỘ Xét hai điểm AB môi trường đồng tính chiết suất n, cách đoạn d Thời gian ánh sáng từ A đến B là: t d , v vận tốc ánh sáng mơi trường v Quang lộ hai điểm A B đoạn... tinh chiết xuất n hình, hiệu quang lộ tia khúc xạ tia phản xạ là: L  2d n  sin i1  λ Ứng dụng điểu kiện để đạt cực đại cực tiểu giao thoa:  Vị trí vân tối thỏa công thức: L   2k  1  λ