• Các hệ thức (7.34) và (7.35) cho thấy vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa không phụ thuộc vào vị trí của khe hẹp, nên khi dịch chuyển khe hẹp trong mặt phẳng song song với chín[r]
(1)L2 - L1 = OB + (BC + CM)n - OM +
λ
(7.18) Đại lượng
2
λ
xuất hiện tượng phản xạ tia OM mơi trường chiết quang Vì mỏng nên B gần M nên coi OB » OI, nên OB - OM » IM
L2 - L1 = (BC + CM)n - IM +
λ
Gọi d = CH bề dày M IM = BMsin i1 và: BM = 2d.tgi2 BC = CM =
Vì chùm tia tới mắt hẹp nên i1 coi không đổi hiệu quang lộ phụ thuộc vào d bề dầy M
Những điểm có bề dày d hiệu quang lộ điểm ccd ánh sáng giống nhau, tạo thành vân giao thoa độ dày
Vân sáng:
(7.19) Vân tối:
(7.20) b Vân nêm khơng khí:
Nêm khơng khí lớp khơng khí mỏng giới hạn giưa hai thuỷ tinh đặt nghiêng với góc a nhỏ
• Mặt mặt nêm
(2)Trường Đại học Trà Vinh QT7.1/PTCT1-BM7
Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) 72
=> ds = (2k-1)
λ
(7.21) o Vân tối:
2dt + λ = (2k+1) λ
=> dt = k
λ
(7.22)
Vân sáng vân tối đoạn thẳng song song với cạnh nêm c Vân tròn Newton:
Đặt thấu kính phẳng lồi kính phẳng Lớp khơng khí thấu kính kính mỏng có bề dầy khơng đổi Nhưng điểm có bề dày nằmh đường trịn có tâm nằm trục thấu kính vân giao thoa có dạng vịng trịn gọi vân tròn Newton Chiếu chùm tia đơn sắc vào song song vào mặt phẳng thấu kính vân giao thoa xuất mặt thấu kính Vâ sáng ứng với bề dày:
ds = (2k - 1)
λ
(7.23) vân tối:
dt = k
λ
(7.24) Bán kính vân sáng rs vân tối rt:
r2 = R2 - (R2 - d)2 = 2Rd - d2 Vì d<<R nên bỏ qua Vân sáng:
(7.25) Vân tối:
(7.26)
7.3.2 Bản mỏng có bề dày khơng đổi - Vân độ nghiêng:
Xét giao thoa qua mặt song song bề dày d, chiết suất n, chiếu sáng nguồn sáng rộng
(3)Dùng thấu kính hội tụ cho qua hai tia phản xạ khúc xạ ứng với tia tới gặp M chúng giao thoa với Hiệu quang lộ hai tia:
Vì d=const nên L2 - L1 phụ thuộc vào i, i có giá trị cho: L2 - L1 = kl M điểm sáng
Nếu i thoả mãn điều kiện L2 - L1=(2k+1) M điểm tối
Vì nguồn sáng rộng nên có nhiều chùm tia tới góc tới i cho vân giao thoa Vì gọi vân độ nghiêng
7.3.3 Giao thoa kế hai chùm tia
Giao thoa kế máy đo dựa vào tượng giao thoa ánh sáng Nhờ giao thoa kế phát độ biến thiên chừng vài phần trăm bước sóng Vì giao thoa kế máy đo xác phép đo phương pháp giao thoa ánh sáng phép đo xác Giao thoa kế có nhiều kiểu khác tuỳ theo công dụng máy, chúng dựa nguyên tắc chung: chùm sáng đơn sắc phân làm hai chùm riêng biệt nhau, truyền theo hai đường khác nhau, sau lại gặp cho hình ảnh giao thoa Nguyên tắc áp dụng giao thoa kế Rayleigh, Michelson, Linhit Sau ta khảo sát vài kiểu giao thoa kế
a Giao thoa kế Rayleigh
(4)Trường Đại học Trà Vinh QT7.1/PTCT1-BM7
Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) 74
(5)Trong thực tế G C gương M1 gắn bệ nằm ngang Cịn gương M2 dịch chuyển song song với nhờ vít điều chỉnh Giao thoa kế Michelson cho phép thực loại giao thoa độ dày độ nghiêng nói
7.4 NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
7.4.1.Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:
Cho ánh sáng từ nguồn điểm O truyền qua lỗ tròn nhỏ chắn sáng M Sau M đặt ảnh E
Theo định luật truyền thẳng ảnh E cso vệt sáng trịn đường kính AB thu nhỏ lỗ trịn vệt sáng thu nhỏ lại Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy thu nhỏ lỗ tròn đến mức độ ảnh E miền AB xuất vòng tròn tối ngồi miền AB lại xuất vịng trịn sáng
(6)Trường Đại học Trà Vinh QT7.1/PTCT1-BM7
Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) 79
c Cường độ ánh sáng C:
• Cường độ ánh sáng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Gọi I0 cường độ sáng C0 Ij cường độ sáng điểm C ta có:
(7.33)
• Tại C0: j=0 theo (7.29) ta có dd=0, dao động sáng C0 đồng pha, nên biên độ sóng tổng hợp cực đại Cường độ sóng C0 cực đại I0 ta gọi cực ddaij trung tâm
• Tại điểm C có sin2u=1 hay với k=±1,±2,… từ (7.31) suy ra:
(7.34)
Những điểm thoả mãn (7.34) điểm cực đại phụ có cường độ sáng (7.35)
ã Ti nhng im C cú sin2u=0 ị u=kp với k¹0 (vì k=0 trùng với cực đại trung tâm) Ij=0, có vân tối:
(7.36) với k=±1,±2,… * Hình ảnh nhiễu xạ:
(7)• Tại C0 có vân sáng trung tâm sáng rộng gấp đôi cực đại phụ
• Hai bên vân sáng trung tâm vân tói xen kẽ với cực đại phụ có đọ sáng nhỏ
• Các hệ thức (7.34) (7.35) cho thấy vị trí cực đại cực tiểu giao thoa không phụ thuộc vào vị trí khe hẹp, nên dịch chuyển khe hẹp mặt phẳng song song với giữ nguyên vị trí thấu kính ảnh hình ảnh giao thoa khơng thay đổi
Khi a>>l vân sáng trung tâm hẹp cực đại phụ gần nhau, nên thực tế quan sát ảnh khe qua thấu kính Hiện tượng nhiễu xạ ảnh hưởng không đáng kể đến truyền ánh sáng Các định luật quang hình học lại nghiệm
7.5 2.Cách tử nhiễu xạ: a Định nghĩa:
Tập hợp khe hẹp giống nhau, song song cách nằm tronh mặt phẳng gọi cách tử nhiễu xạ Khoảng cách hai khe gọi chu kì cách tử (hình 13.15)
Số khe trê đơn vị chiều dài cách tử là: (7.36)
b.Hiện tượng giao thoa qua cách tử:
• Từ kết ta nhận thấy khe hẹp cho hệ vân nhiễu xạ có vân trùn tâm C0, hệ vân chồng khít lên Ánh sáng nhiễu xạ kết hợp nên lần chúng lại giao thoa với
Kết ảnh vân sáng nhiễu xạ lại xuất hệ vân giao thoa:
• Trên ảnh điểm có cực tiểu nhiễu xạ qua khe hẹp cực tiểu hệ vân giao thoa qua N khe gọi cực tiểu chính, có vị trí:
• Sự phân bố cường độ sáng hai cực tiểu chính, hai tia sáng phát từ hai khe liên tiếp đến M có hiệu quang lộ là: