HIỆN TƯỢNG GIAO THOA và NHIỄU xạ ÁNH SÁNG (lý SINH SLIDE)

Chương III: HIỆN TƯỢNG GIAO THOA & NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Nội dung HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG Hiện tượng giao thoa điều kiện để có giao thoa ánh sáng Khảo sát giao thoa ánh sáng qua khe Young SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Thí nghiệm Fresnel nhiễu xạ ánh sáng Định nghĩa Nguyên lý Huyghen – Fresnel Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp (nhiễu xạ sóng phẳng): (Nhiễu xạ Frauhofe) Điều kiện để có cực đại, cực tiểu nhiễu xạ Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử 1.a Định nghĩa Là tượng xãy sóng ánh sáng truyền đến vùng khơng gian, tạo vùng sáng tối liên tiếp Khoảng không gian có giao thoa gọi trường giao thoa Nếu đặt màng trường giao thoa ta nhận vạch sáng tối xen kẽ gọi vân giao thoa F S E 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng sóng ánh sáng (nguồn) phải có tần số, phương dao động, hiệu pha không thay đổi theo thời gian Giả sử xét nguồn 1: x1  a1 cos(0t  1 ) nguồn 2: x2  a2 cos(0t  2 ) Theo dao động x  x1  x2  a cos(0t   ) a  a12  a22  2a1a2 cos(2  1 ) Trong 2  1 : Hiệu pha 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng a1 sin 1  a2 sin  tg  a1 cos 1  a2 cos  Nếu: 2  1  2k � cos(  1 )  Cho: a  a1  a2 a1 �� a2  a 2a1 2a2 Để đặc trưng tác dụng sóng sóng ánh sáng, ta đưa vào cường độ sóng Chọn k=1, cường độ sáng I ~ a2 => I ~ 4a12 (Cường độ sóng tỉ lệ bình phương với biên độ sóng) Như vậy, điểm nhận sóng có I ~ 4a12 điểm sáng 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng Nếu: 2  1  (2k  1) � cos(  1 )  1 a  a1  a2 mà a1 �a2 � a  Điểm tối sóng có điều kiện gọi sóng kết hợp Chú ý: Trong mơi trường đẳng hướng, sóng ánh sáng từ S phát sóng cầu, biên độ sóng giảm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn đến điểm ta xét 1.c Cách tạo nguồn kết hợp Nguồn sóng biến thiên dao động ngun tử, khơng tìm sóng kết hợp từ nguồn sáng Để có sóng kết hợp, ta tách từ nguồn sáng thành tia sóng theo quang lộ khác Sau đó, cho chúng gặp mhau 1.c Cách tạo nguồn kết hợp  Gương Fresnel: G2  O Maøn Q chaén O2 O1 G1 E 1.c Cách tạo nguồn kết hợp  Lưỡng bán thấu kính G.Bille: M  Lưỡng lăng kính Fresnel: M S S 2.a Điều kiện cực đại cực tiểu vân giao thoa Giả sử có nguồn sóng kết hợp S1 S2 Đặt: S1M = l1 S1M = l2 (quang lộ) M nhận sóng: 2 l1 x1  a1 cos(0t  )  2 l2 x2  a2 cos(0t  )  10 Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp P a L  M O 0 1 2 21 Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp  Trên chắn sóng P, ta mở khe hẹp hình chữ nhật độ rộng a, chiều dài b, b lớn so với a  Cho chùm tia sáng đơn sắc // chiếu vng góc với mặt phẳng khe Khi truyền qua chắn sóng P, chùm tia lệch phương truyền góc  Ảnh thu vân sáng, tối cách nhau, riêng vân sáng trung tâm rộng gấp nhiều lần vân khác 22 Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp  Áp dụng nguyên lý Huyghen: Chọn mặt phẳng khe làm mặt phẳng   Chọn nguồn phát sóng thứ cấp: Dựng mặt phẳng  0,  1,  2, …  n song song cách  khoảng = mặt khe (  bước sóng ánh sáng đơn sắc ta sử dụng), mặt phẳng vng góc chùm tia nhiễu xạ, dãy coi nguồn sáng thứ cấp 23 Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp  Vì sóng ánh sáng từ đới lẻ đới chẵn gởi tới điểm M có hiệu quang lộ   dao động sóng chúng có pha ngược nhau, tác dụng sóng chúng khử lẫn  Nếu gọi a1,a2,…an biên độ sóng ánh sáng nguồn thứ cấp 1,2,…n gởi tới M biên độ a sóng sáng tổng hợp viết: a = a1 – a2 + a3 – a4 + a5 + …  an 24 Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp  Qui ước: an (+) n lẻ an (-) n chẵn  Vì dãy nhỏ gần nên xem biên độ dãy trung bình cộng biên độ dãy trước sau a1  a3 a3  a5 a1 �an a2  , a4  ,a  2 25 ĐK có cực đại - cực tiểu nhiễu xạ Để tính cường độ sáng theo phương ta vẻ mặt phẳng  0,  1,  2… cách  /2 vuông góc với chùm tia nhiễu xạ Các mặt phẳng chia mặt phẳng khe thành dãi Gọi d bề rộng dãi    d  d sin   ;d  2sin  Gọi n số dãi khe n a a.2sin  d  26 ĐK có cực đại - cực tiểu nhiễu xạ  Nếu khe chứa số chẳn dãi (n = 2k) a.2sin k n  2k � sin   a k  �1, �2 (loại k = 0) Điểm M tối 27 ĐK có cực đại - cực tiểu nhiễu xạ  Nếu khe chứa số lẻ dãi (n = 2k +1) dao động sóng dãi gây M khử lẫn nhau, dao động sóng dãi lẻ 2k + gây không bị khử M điểm sáng 2asin   2k  sin  (2k  1)  2a Trong đó: k = 1, 2, 3, …, - 2, - 3, … (loại k = 0, k = - 1) 28 ĐK có cực đại - cực tiểu nhiễu xạ  Đồ thị phân bố cường độ sáng màng quan sát theo sin I   2  b b  b 2 b sin 29 Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử a Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp: Giả sử có N khe hẹp giống nằm song song mặt phẳng … Dọi lên khe chùm đơn sắc song song Giả sử chùm sáng gồm tia kết hợp 30 Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử Tại điểm màng có  thỏa điều kiện  sin   k ;(k  �1, �2, ) Cho cực tiểu nhiễu xạ  sin   (2k  1) 2a Cho cực đại nhiễu xạ Dao động tia gây khử lẫn Điểm chưa điểm tối 31 Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử I N=1 a) N=2 b) 32 Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử Tổng qt N hai cực đại có N – cực tiểu phụ N – cực đại phụ Nhiễu xạ qua nhiều khe heïp 33 Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử b.Cách tử nhiễu xạ: Định nghĩa: Tập hợp số lớn khe hẹp giống nhau, song song cách nằm mặt phẳng gọi cách tử nhiễu xạ Số khe đơn vị chiều dài n  d d Cách tử nhiễu xạ 34 Trình bày Phùng Thị Sinh Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh Email: ptsinh.yds.edu.vn -35 ... dung HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG Hiện tượng giao thoa điều kiện để có giao thoa ánh sáng Khảo sát giao thoa ánh sáng qua khe Young SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Thí nghiệm Fresnel nhiễu xạ ánh sáng. .. Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp (nhiễu xạ sóng phẳng): (Nhiễu xạ Frauhofe) Điều kiện để có cực đại, cực tiểu nhiễu xạ Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử 1.a Định nghĩa Là tượng xãy sóng ánh sáng. .. vùng sáng tối liên tiếp Khoảng khơng gian có giao thoa gọi trường giao thoa Nếu đặt màng trường giao thoa ta nhận vạch sáng tối xen kẽ gọi vân giao thoa F S E 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng