GIAO THOA ÁNH SÁNG
SS.3 NGUỒN KẾT HỢP – HIỆN TƯỢNG GIAO THOA.
1. Điều kiện của các nguồn kết hợp.
Xét trường hợp chồng chất của 2 sĩng cùng tần số và cùng phương giao động. Cường độ sĩng tổng hợp tính theo biểu thức (2.1)
I = a2 1+ a2
2+ 2 a1 a2 cos ∆ϕ hay I = I1 + I2 + 2 I1I2cos∆ϕ
Ta thấy cường độ ánh sáng tổng hợp khơng phải là sự cộng đơn giản các cường độ sáng thành phần I1 và I2 . Xét các trường hợp sau:
a. Độ lệch pha thay đổi theo thời gian và tần số lớn:
Nếu pha ban đầu của các sĩng tại điểm quan sát M khơng cĩ liên hệ với nhau mà thay
ngẫu nhiên với tần số lớn theo thời gian. Khi đĩ cos ∆ϕ nhận mọi giá trị cĩ thể trong khoảng [-1, +1] và giá trị trung bình cos ∆ϕ= 0.
Kết quả là cường độ sĩng tổng hợp trung bình: I = I1 + I2, bằng tổng các cường độ sáng thành phần. Trong trường hợp này cường độ sáng trong miền chồng chất của hai sĩng là
như nhau tại mọi điểm, khơng phải trường hợp cần quan tâm. b. Độ lệch pha khơng đổi theo thời gian:
Pha ban đầu của các sĩng thành phần cĩ thể thay đổi đồng bộ theo thời gian sao cho độ lệch pha ∆ϕ =ϕ01 - ϕ02 khơng đổi theo thời gian. Khi đĩ chỉ cĩ thể thay đổi theo điểm quan
sát M.
Cường độ sáng I cực đại tại các điểm M ứng với cosĠ = +1, IM = (a1 + a2) 2, và cực tiểu tại các điểm M ứng với cosĠ = -1, Im= (a1 - a2) 2.
Kết quả là trong miền chồng chập cĩ các vân sáng và vân tối. Đĩ là hiện tượng giao
thoa. Các vân sáng và vân tối được gọi là các vân giao thoa hay các cực đại, cực tiểu giao thoa. Các nguồn sáng cĩ thể tạo nên hiện tượng giao thoa gọi là các nguồn kết hợp (hay điều hợp).
Điều kiện của các nguồn kết hợp là:
- Cĩ cùng tần số.
- Cĩ cùng phương giao động.
- Cĩ hiệu số pha khơng đổi theo thời gian. 2. Điều kiện cho các cực đại và các cực tiểu giao thoa.
S1 và S2 là nguồn kết hợp. Chúng ta thường gặp hai nguồn kết hợp cĩ pha ban đầu như nhau, các chấn động phát đi là.
s1 = a1cos (cot + α0) (3.1) s2 = a2cos (ωt + α0)
Hai chấn động trên truyền đến điểm quan sát M, với biểu thức sĩng tương ứng lần lượt là: s1M = a1 cos [ω (t - v r1 ) + α0] s2M = s2 cos [ω (t - v r2 ) + α0]
Nếu chiết suất của mơi trường là n, thì vận tốc v =
n c
Pha ban đầu của sĩng tại M:
01ϕ = α0 - ω