Bài giảng Quang học: Chương 1 - Huỳnh Trúc Phương

Bài giảng Quang học: Chương 1 - Giao thoa sóng ánh sáng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cơ sở quang học sóng; Điều kiện giao thoa; Giao thoa qua 2 khe Young; Sự phân bố cường độ; Thay đổi pha do phản xạ; Giao thoa trên bản mỏng; Giao thoa trên nêm không khí;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Quang học: Chương 1 - Huỳnh Trúc PhươngBÀI GIẢNGQUANG HỌC HUỲNH TRÚC PHƯƠNG Email: htphuong@hcmus.edu.vn CHƯƠNG 1 GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG1.1. Cơ sở quang học sóng1.2. Điều kiện giao thoa1.3. Giao thoa qua 2 khe Young1.4. Sự phân bố cường độ1.5. Thay đổi pha do phản xạ1.6. Giao thoa trên bản mỏng1.7. Giao thoa trên nêm không khí1.8. Vân tròn Newton 1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS1. Quang học sóng:Quang học: Là ngành vật lý học nghiên cứu về bảnchất, sự lan truyền và tương tác của ánh sáng vớimôi trường vật chất.Quang học sóng: nghiên cứu về bản chất, sự lantruyền và tương tác của ánh sáng với môi trường vậtchất dựa trên cơ sở tính chất sóng của á/s. 1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS 2. Quang lộ: Quang lộ của ánh sáng trong thời gian t là quãng đường ánh sáng truyền được trong chân không B trong khoảng thời gian đó: s L  c.t A Trong môi trường đồng tính có chiết suất n, ta có: s c  n.v  n  L  n.s  n.AB tVậy, quang lộ giữa hai điểm A, B bằng tích chiết suấtcủa môi trường với độ dài quãng đường AB. 1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS2. Quang lộ:Nếu ánh sáng truyền từ A đến B qua nhiều môi trườngcó chiết suất n1, n2, …, với các quãng đường tươngứng là s1, s2, …, thì quang lộ: L  n i si A s1 s2 s3 BNếu môi trường có chiết suất thay đổiliên tục thì quang lộ giữa hai điểm A,B Bsẽ là: B  L  n.ds A A ds 1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS 3. Hàm sóng   2L  E(M)  a sin(t  )E(0)  a sin(t)  Với:  = cT: bước sóng as trong chân không;O L = n.OM = c: quang lộ M của as trên đoạn OM 2L Nhận Xét: Sóng tại M luôn trễ pha hơn   sóng tại nguồn một lượng:  1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS4. Cường độ ánh sángCường độ sáng tại một điểm là một đại lượng có trị sốbằng năng lượng as truyền qua một đơn vị diện tíchđặt vuông góc với phương truyền sáng trong một đơnvị thời gian (mật độ dòng quang năng).Cường độ áng sáng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng. W P 2 I   ka ~ E 2 S.t S S 1.1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ÁS5. Nguyên lý chồng chất ánh sángKhi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau thì từng sóng riêngbiệt không bị các sóng khác làm nhiễu loạn. Sau khi gặp nhaucác sóng ánh sáng vẫn truyền đi như cũ, còn tại những điểmgặp nhau, dao động sóng bằng tổng các dao động thành phần. 1.2. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA ÁNH SÁNG2 - Điều kiện có giao thoa  2L1  X1  A1 cos 1t   Giả sử có hai sóng tới tại M     2L 2  X 2  A 2 cos 2 t      Sóng tổng hợp tại M: X  X1  X 2  A cos  Trong đó: A 2  A1  A 2  2A1A 2 cos(2  1 ) 2 2 A1 sin 1  A 2 sin 2 tan   A1 cos 1  A 2 cos 2 Hiệu pha: 2   2  1  (2  1 ) t  (L1  L 2 )  1.2. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA ÁNH SÁNG2 - Điều kiện có giao thoa Do cường độ ánh sáng I = A2 nên I  I1  I 2  2 I1 I 2 cos(2  1 ) a) Hiệu pha  = 2 - 1 không biến đổi theo thời gian 1  2   Hai sóng tới phải có cùng tần số  Tại các điểm thoả mãn điều kiện cos(2 - 1) = +1 2   (L1  L 2 )  2k. (k  0,  1,  2,...)  Hay hiệu quang lộ: L  L1  L2  k I max   I1  I 2  2 GIAO THOA CỰC ĐẠI 1.2. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA ÁNH SÁNG2 - Điều kiện có giao thoa  Tại các điểm thoả mãn điều kiện cos(2 - 1) = -1 2   (L1  L 2 )  (2k  1).   1 Hay hiệu quang lộ: L  L1  L 2   k    2  I min  I1  I 2 2  GIAO THOA CỰC TIỂU Vậy: Để có giao thoa thì hai sóng phải có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian 1.2. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA ÁNH SÁNG2 - Điều kiện có giao thoa b) Hiệu pha  = 2 - 1 biến đổi theo thời gian Sóng không kết hợp Sau mỗi chu kỳ T, cường độ trung bình: 1T T0 1T ...