Bài giảng Quang học: Chương 2 - Huỳnh Trúc Phương

Bài giảng Quang học: Chương 2 - Nhiễu xạ sóng ánh sáng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng; Nguyên lý Huygens-Fresnel; Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn; Nhiễu xạ Fresnel qua đĩa tròn; Nhiễu xạ Fraunhofer qua khe hẹp; Cách tử nhiễu xạ;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Quang học: Chương 2 - Huỳnh Trúc PhươngBÀI GIẢNGQUANG HỌC HUỲNH TRÚC PHƯƠNG Email: htphuong.oarai@gmail.com CHƯƠNG 2 NHIỄU XẠ SÓNG ÁNH SÁNG2.1. Hiện tượng nhiễu xạ AS2.2. Nguyên lý Huygens-Fresnel2.3. Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn2.4. Nhiễu xạ Fresnel qua đĩa tròn2.5. Nhiễu xạ Fraunhofer qua khe hẹp2.6. Cách tử nhiễu xạ 2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ  Khi ánh sáng có bước sóng lớn hơn hay bằng bề rộng của khe thì nó tán xạ qua mọi hướng về phía trước khi nó truyền qua khe. Hiện tượng này được gọi là nhiễu xạ.  Nền nhiễu xạ gồm các vùng sáng – tối xen kẻ nhau, tương tự như nền giao thoa  Chính giữa nền nhiễu xạ sáng nhất gọi là cực đại chính giữa.  Xung quanh cực đại chính giữa có những vùng sáng yếu hơn, được gọi là cực đại thứ cấp.  Những vùng tối được gọi là cực tiễu nhiễu xạ.Nền nhiễu xạ qua khe hẹp2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ Hiện tượng nxas là hiện tượng as bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần các vật cản. Nx gây bởi sóng phẳng gọi là nx Fraunhofer. Trái lại nhiễu xạ gây bởi sóng cầu gọi là nx Fresnel. Chúng ta sẽ tìm hiểu nx qua lỗ tròn và qua khe hẹp2.2. NGUYÊN LÝ HUYGENS - FRESNEL1 – Nội dung:o Bất kì một điểm nào mà as truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp, phát sóng cầu về phía trước nó.o Biên độ và pha của nguồn thứ cấp là biên độ và pha của nguồn thực gây ra tại vị trí nguồn thứ cấp. 2.2. NGUYÊN LÝ HUYGENS - FRESNEL 2 – Biểu thức sóng: Đặt vấn đề: Giả sử dđ sáng tại nguồn O có dạng E = acost thì dđ sáng tại M có dạng như thế nào? N Giải quyết vấn đề: Chọn mặt kín (S) bao quanh O. dS * Dđ sáng tại A do O truyền đến:   2L1  A r2 E A  a cos  t   r1    o * Dđ sáng tại M do dS truyền đến: O N’ M  2(L1  L2 )  dE M  a M cos  t   (S)   * Dđ sáng tại M do mặt (S) a  2(L1  L2 ) truyền đến: EM   A(, 0 )c os  t   dS rr (S) 1 2   2.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒN1 – Bố trí thí nghiệm: R O b R r b O M2.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒN2 – Phân bố cường độ ảnh nhiễu xạ:Ảnh nx có tính đối xứng tâm M.Tâm M có lúc sáng, lúc tối,tùy theo bán kính lỗ tròn vàkhoảng cách từ lỗ tròn tớimàn quan sát. 2.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒN  b3 2 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:  b2 2R  b 2 4 2O 1 b M 5 3 S0 2.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒN  2 kbr  R  (R  h k )  (b  k )  (b  h k )  h k 2 2 2 2k 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel: 2(R  b) 2 Mk Rb  Sk  h k .2R  k. R  Rb rk bk Diện tích của mỗi đới cầu: 2 hk Rb S O Hk M0 b M Rb k Bán kính của đới cầu thứ k: kRb S0 rk  2Rh k  Rb 2.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒN 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel: Biên độ sóng ak do đới thứ k gởi tới M sẽ giảm dần khi chỉ số k tăng, nhưng giảm Dao động sáng tại M do hai đới kề chậm. Vì thế ta coi ak là trung bình cộng nhau gởi tới sẽ ngược pha nhau. Vì thế, của ak-1 và ak+1. biên độ sóng tại M là: 4 2 a  a  a  a  a  ...  a M 1 2 3 4 nO 1 b M 5 3 a1 a n (Dấu “+” khi n lẻ; aM   “-” khi n chẵn) S0 2 22.3. NHIỄU XẠ FRESNEL QUA LỖ TRÒNKết luận:Biên độ sóng và cường độ sáng tại M: 2 a1 a n  a1 a n  aM    I  aM    ...