Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng lệch khỏi phương truyền thẳng trong môi trường đồng tính khi gặp vật cản.
13.3.1. Nguyên lý Huyghens
Mỗi điểm của môi trường mà mặt đầu sóng đạt tới có thể xem như là một nguồn sóng nguyên tố. Mặt đầu sóng mới là bao hình của tất cả các sóng bán cầu nguyên tố.
13.3.2. Nguyên lý Huyghens – Fresnel
Nội dung nguyên lý: Biên độ và pha của nguồn thứ cấp
là biên độ và pha do nguồn thực O gây ra tại vị trí của nguồn thứ cấp.
– Ưu điểm nguyên lý: Chứng tỏ được ánh sáng khi gặp vật cản sẽ bị nhiễu xạ và tìm được biểu thức dao động sáng, vậy, tính được cường độ sáng tại bất cứ điểm nào trong không gian.
13.3.3. Phương pháp đới cầu Fresnel
13.3.4. Sự nhiễu xạ của sóng cầu (nhiễu xạ Fresnel)
13.3.4.1. Nhiễu xạ do một lỗ tròn
Cường độ sáng tại P. Nếu lỗ tròn chứa một số lẻ đới Fresnel (n = 1, 3, 5,…) ta có biên độ sáng tổng hợp tại P là: 1 n 1
P
a a a
a
2 2 2
= + > . Do đó cường độ sáng tại P sẽ lớn hơn cường độ sáng I0 khi không có màn chắn giữa nguồn S và điểm P. Nếu lỗ tròn chứa một số chẵn đới Fresnel (n
= 2, 4, 6,…), thì biên độ dao động sáng tổng hợp tại P là: P a1 an a1 a 2 2 2 = − < 1 P 0 I I I 4 → < = . Kết luận: Trong miền đáng lẽ được rọi sáng đều ta lại quan sát được tại P là điểm sáng (nếu n lẻ) hay là điểm tối (nếu n chẵn) và bao quanh nó là những vòng tròn nhiễu xạ tối và sáng xen kẽ nhau.
13.3.4.2. Nhiễu xạ qua một khe hẹp
Cường độ sáng theo phương nhiễu xạ ϕ sẽ là:
20 2 0 2 sin Iϕ =I α α với a sin π ϕ α = λ (13-7)
b) Điều kiện cực đại và cực tiểu nhiễu xạ:
– Điều kiện cực tiểu nhiễu xạ - cường độ sáng bằng 0: sin k a
λ
ϕ = ; với k =±1, ±2,…(13-8) – Điều kiện cực đại nhiễu xạIϕ =I0: πbsinϕ =0
λ
Vậy: tại điểm F0 (ứng với ϕ= 0) ta có cực đại của cường độ sáng có giá trị lớn nhất, tức là có vân sáng trung tâm. Cực đại này còn gọi là cực đại chính.
– Các cực đại tiếp theo có giá trị tuyệt đối nhỏ hơn nhiều so với cực đại chính và giảm nhanh. Các cực đại này gọi là cực đại phụ. Hoặc có thể xác định gần đúng theo công thức:
( )
sin 2k 1 2a
λ
ϕ = + . – Cường độ tương đối của các cực đại phụ: k ( )2 2
0 I 4 I = 2k 1 + π . R1 R2 S I1 I2 Hình 13.2
– Bề rộng của cực đại chính: d f.2 a
λ
= (f là tiêu cự của thấu kính).
c) Hình dạng vân nhiễu xạ