Bài giảng Vật lý_

Tài liệu Bài giảng Vật lý- " Hiện tượng giao thoa và nhiễm xạ ánh sáng ", dành cho các bạn học sinh khối THPT tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý_ Chương III:HIỆN TƯỢNG GIAO THOA & NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG 1Nội dung HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG1. Hiện tượng giao thoa và điều kiện để có giao thoa ánh sáng2. Khảo sát sự giao thoa ánh sáng qua khe Young SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG1. Thí nghiệm Fresnel về nhiễu xạ ánh sáng2. Định nghĩa3. Nguyên lý Huyghen – Fresnel4. Nhiễu xạ ánh sáng qua khe hẹp (nhiễu xạ sóng phẳng): (Nhiễu xạ Frauhofe)5. Điều kiện để có cực đại, cực tiểu nhiễu xạ6. Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp – cách tử 2 1.a Định nghĩa Là hiện tượng xãy rakhi 2 sóng ánh sáng truyềnđến một vùng nào đó của Fkhông gian, ở đó tạo ravùng sáng và tối liên tiếp. E S Khoảng không gian cógiao thoa gọi là trường giaothoa. Nếu đặt một màngtrong trường giao thoa tasẽ nhận được những vạchsáng và tối xen kẽ gọi làvân giao thoa. 31.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng 2sóng ánh sáng (nguồn) phải có cùng tầnsố, phương dao động, hiệu pha không thay đổitheo thời gian. Giả sử xét nguồn 1: x1 = a1 cos(ω0t + ϕ1 ) nguồn 2: x2 = a2 cos(ω0t + ϕ 2 )Theo 2 dao động x = x1 + x2 = a cos(ω0t + ϕ ) a = a12 + a2 + 2a1a2 cos(ϕ 2 − ϕ1 ) 2Trong đó ϕ2 − ϕ1 : Hiệu pha 41.b Điều kiện để có giao thoa ánh sáng a1 sin ϕ + 2 sin ϕa tgϕ= 1 2 a1 cos ϕ + 2 cos ϕ 1 a 2N ếu: ϕ 2 − ϕ1 = 2kπ ⇒ cos(ϕ 2 − ϕ1 ) = 1Cho: a = a1 + a2 a1 ≈ a2 ⇒ a ≈ 2a1 ≈ 2a2 Để đặc trưng tác dụng sóng của sóng ánh sáng,ta đưa vào cường độ sóng cơ. Chọn k=1, cường độ sáng I ~ a2 => I ~ 4a12(Cường độ sóng tỉ lệ bình phương với biên độ củasóng). Như vậy, những điểm nhận 2 sóng có I ~ 4a12 là 5điểm sáng.1.b Điều kiện để có giao thoa ánh sángN ếu:ϕ 2 − ϕ1 = (2k + 1)π ⇒ cos(ϕ 2 − ϕ1 ) = −1 a = a1 − a2 mà a1 ≈ a2 ⇒ a = 0 Điểm tối 2 sóng có điều kiện trên gọi là 2 sóng kếthợp.Chú ý: Trong môi trường đẳng hướng, sóng ánhsáng từ S phát ra là sóng cầu, biên độ của sóng sẽgiảm tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ nguồn đếnđiểm ta xét. 6 1.c Cách tạo nguồn kết hợp Nguồn sóng biến thiên do dao động của cácnguyên tử, do đó không tìm được sóng kết hợp từ2 nguồn sáng. Để có sóng kết hợp, ta tách từ 1nguồn sáng thành 2 tia sóng đi theo những quanglộ khác nhau. Sau đó, cho chúng gặp mhau. 7 1.c Cách tạo nguồn kết hợp  Gương Fresnel: O Maøn G2 Q chaén αO2O1 G1 E 8 1.c Cách tạo nguồn kết hợp  Lưỡng bán thấu kính  Lưỡng lăng kínhG.Bille: M Fresnel: MS S 92.a Điều kiện cực đại cực tiểu vân giao thoa Giả sử có 2 nguồn sóng kết hợp S1 và S2 Đặt: S1M = l1 và S1M = 2π l1 l2 (quang lộ) x1 = a1 cos(ω0t − ) M nhận 2 sóng: λ 2π l2 x2 = a2 cos(ω0t − ) λ 102.a Điều kiện cực đại cực tiểu vân giao thoa 2π ∆ϕ = ϕ2 − ϕ1 = (l2 − l1 ) λ ∆ϕ = 2kπ dao động cực đại l2 − l1 = k λ cường độ sóng đạt cực đại :Imax λ ∆ϕ = (2k + 1)π ⇒ l2 − l1 = (2k + 1) 2 Nếu: dđ cực tiểu 11 2.b Độ rộng của vân giao thoa Là khoảng cách giữa 2 vân cùng loạiliên tiếp. Cọn O là điểm cách đầu S1, S2: d 2 d 2l = D + (x − )1 2 2 l2 = D + ( x + ) 2 2 2 2 2 xd l2 − l1 = 2 xd ⇒ l2 − l1 = 2 2 l2 + l1 D ? d ⇒ l2 + l1 ≈ 2 DThông thường: − l l = xd 2 1 D 12 2.b Độ rộng của vân giao thoa Vậy các cực đại giao thoa sẽ nằmcách điểm ...