Tài liệu Bài giảng Vật lý_ doc

1 Chương III: Chương III: HI HI ỆN TƯỢNG GIAO THOA ỆN TƯỢNG GIAO THOA & NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG & NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 2 Nội dung Nội dung HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG 1. 1. Hiện Hiện tượng tượng giao giao thoa thoa và và điều điều kiện kiện để để có có giao giao thoa thoa ánh ánh sáng sáng 2. 2. Khảo Khảo sát sát sự sự giao giao thoa thoa ánh ánh sáng sáng qua qua khe khe Young Young SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 3. 3. Thí Thí nghiệm nghiệm Fresnel Fresnel về về nhiễu nhiễu xạ xạ ánh ánh sáng sáng 4. 4. Định Định nghĩa nghĩa 5. 5. Nguyên Nguyên lý lý Huyghen Huyghen – – Fresnel Fresnel 6. 6. Nhiễu Nhiễu xạ xạ ánh ánh sáng sáng qua qua khe khe hẹp hẹp ( ( nhiễu nhiễu xạ xạ sóng sóng phẳng phẳng ): ( ): ( Nhiễu Nhiễu xạ xạ Frauhofe Frauhofe ) ) 7. 7. Điều Điều kiện kiện để để có có cực cực đại đại , , cực cực tiểu tiểu nhiễu nhiễu xạ xạ 8. 8. Nhiễu Nhiễu xạ xạ qua qua nhiều nhiều khe khe hẹp hẹp – – cách cách tử tử 3 1.a 1.a Định nghĩa Định nghĩa Là hiện tượng xãy ra khi Là hiện tượng xãy ra khi 2 sóng ánh sáng truyền đến 2 sóng ánh sáng truyền đến một vùng nào đó của không một vùng nào đó của không gian, ở đó tạo ra vùng sáng gian, ở đó tạo ra vùng sáng và tối liên tiếp. và tối liên tiếp. Khoảng Khoảng không gian có giao thoa gọi không gian có giao thoa gọi là trường giao thoa. Nếu đặt là trường giao thoa. Nếu đặt một màng trong trường giao một màng trong trường giao thoa ta sẽ nhận được những thoa ta sẽ nhận được những vạch sáng và tối xen kẽ gọi vạch sáng và tối xen kẽ gọi là vân giao thoa. là vân giao thoa. F F E E S S 4 1.b 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng Điều kiện để có giao thoa ánh sáng 2 s 2 s óng ánh sáng (nguồn) phải có cùng tần óng ánh sáng (nguồn) phải có cùng tần số, phương dao động, hiệu pha không thay đổi số, phương dao động, hiệu pha không thay đổi theo thời gian. theo thời gian. Giả sử xét nguồn 1: Giả sử xét nguồn 1: nguồn 2: nguồn 2: Theo 2 dao động Theo 2 dao động Trong đó Trong đó : Hiệu pha : Hiệu pha 1 1 0 1 cos( )x a t ω ϕ = + 2 2 0 2 cos( )x a t ω ϕ = + 1 2 0 cos( )x x x a t ω ϕ = + = + 2 2 1 2 1 2 2 1 2 cos( )a a a a a ϕ ϕ = + + − 2 1 ϕ ϕ − 5 1.b 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng Điều kiện để có giao thoa ánh sáng N N ếu: ếu: Cho: Cho: Để đặc trưng tác dụng sóng của sóng ánh sáng, ta Để đặc trưng tác dụng sóng của sóng ánh sáng, ta đưa vào cường độ sóng cơ. đưa vào cường độ sóng cơ. Chọn k=1, cường độ sáng Chọn k=1, cường độ sáng I I ~ a ~ a 2 2 => => I I ~ 4a ~ 4a 1 1 2 2 (Cường độ sóng tỉ lệ bình phương với biên độ của sóng). (Cường độ sóng tỉ lệ bình phương với biên độ của sóng). Như vậy, những điểm nhận 2 sóng có Như vậy, những điểm nhận 2 sóng có I I ~ 4a ~ 4a 1 1 2 2 là là điểm sáng. điểm sáng. 1 1 2 2 1 1 2 2 sin sin cos cos a a tg a a ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ + = + 2 1 2 1 2 cos( ) 1k ϕ ϕ π ϕ ϕ − = ⇒ − = 1 2 a a a= + 1 2 1 2 2 2a a a a a≈ ⇒ ≈ ≈ 6 1.b 1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng Điều kiện để có giao thoa ánh sáng N N ếu: ếu: mà mà Điểm tối Điểm tối 2 sóng có điều kiện trên gọi là 2 sóng kết 2 sóng có điều kiện trên gọi là 2 sóng kết hợp. hợp. Chú ý: Chú ý: Trong môi trường đẳng hướng, sóng ánh Trong môi trường đẳng hướng, sóng ánh sáng từ S phát ra là sóng cầu, biên độ của sóng sẽ sáng từ S phát ra là sóng cầu, biên độ của sóng sẽ giảm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn đến giảm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn đến điểm ta xét. điểm ta xét. 2 1 2 1 (2 1) cos( ) 1k ϕ ϕ π ϕ ϕ − = + ⇒ − = − 1 2 a a a= − 1 2 0a a a≈ ⇒ = 7 1.c 1.c Cách tạo nguồn kết hợp Cách tạo nguồn kết hợp Nguồn sóng biến thiên do dao động của các Nguồn sóng biến thiên do dao động của các nguyên tử, do đó không tìm được sóng kết hợp từ nguyên tử, do đó không tìm được sóng kết hợp từ 2 nguồn sáng. Để có sóng kết hợp, ta tách từ 1 2 nguồn sáng. Để có sóng kết hợp, ta tách từ 1 nguồn sáng thành 2 tia sóng đi theo những quang nguồn sáng thành 2 tia sóng đi theo những quang lộ khác nhau. Sau đó, cho chúng gặp mhau. lộ khác nhau. Sau đó, cho chúng gặp mhau. 8 1.c 1.c Cách tạo nguồn kết hợp Cách tạo nguồn kết hợp  G G ương Fresnel: ương Fresnel: α O O Q Q G G 1 1 O O 1 1 O O 2 2 G G 2 2 E E Maøn chaén 9 1.c 1.c Cách tạo nguồn kết hợp Cách tạo nguồn kết hợp  Lưỡng bán thấu kính Lưỡng bán thấu kính G.Bille: G.Bille:  Lưỡng lăng kính Lưỡng lăng kính Fresnel: Fresnel: S S M M M M S S 10 2.a 2.a Điều kiện cực đại cực tiểu vân giao thoa Điều kiện cực đại cực tiểu vân giao thoa Gi Gi ả sử có 2 nguồn sóng kết hợp S ả sử có 2 nguồn sóng kết hợp S 1 1 và S và S 2 2 Đặt: S Đặt: S 1 1 M = M = l l 1 1 và S và S 1 1 M = M = l l 2 2 (quang lộ) (quang lộ) M nhận 2 sóng: M nhận 2 sóng: 1 1 1 0 2 cos( ) l x a t π ω λ = − 2 2 2 0 2 cos( ) l x a t π ω λ = − [...]... trí màn ảnh Q Thí nghiệm trên chứng tỏ, khi qua lỗ tròn, các tia sáng đã bị lệch khỏi phương truyền thẳng 18 4 Định nghĩa Hiện tượng các tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi chúng đi gần các vật chướng ngại, gây nên các vân sáng và tối trong cả vùng bóng tối hình học được gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng Các vân sáng, tối xuất hiện khi đó gọi là vân nhiễu xạ 19 5 Ngun lý Huyghen - Fresnel . nhiễu xạ xạ ánh ánh sáng sáng 4. 4. Định Định nghĩa nghĩa 5. 5. Nguyên Nguyên lý lý Huyghen Huyghen – – Fresnel Fresnel 6. 6. Nhiễu Nhiễu xạ xạ ánh ánh sáng. bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi chúng đi gần các vật phương truyền thẳng khi chúng đi gần các vật chướng ngại, gây nên các vân sáng và tối chướng ngại,