Bài giảng Vật lý A2: Chương 3

Chương 3 Nhiễu xạ ánh sáng thuộc bài giảng Vật lý A2, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu một số nội dung chính sau: nhiễu xạ gây bởi sóng câu, nhiễu xạ 1 khe.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A2: Chương 3 CHƯƠNG IIINHIỄU XẠ ÁNH SÁNG NHIỄU XẠ GÂY BỞI SÓNG CÂUI.Định nghĩa:Là hiện tượng tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi gặp vật cản có kích thước nhỏ- Nguyên lý Huygens- Nguyên lý Fresnel- Dùng nguyên lý Huygens – Fresnel giải thích hiện tượng nhiễu xạ ánh sángII. Phương pháp đới cầu Fresnel:Định nghĩa: Xét nguồn sáng điểm S phát ra ánh sáng đơn sắc bước sóng λ và điểm M được chiếu sáng.- Dựng mặt cầu tâm S bán kính R- Dựng các mạt cầu tâm M bán kính b, b+λ/2, b+2λ/2,….- Các mặt cầu tâm M chia mặt cầu tâm S thành các đới cầuTính chất-Diện tích các đới cầu bằng nhau:  Rb S   Rb- Bán kính của đới cầu thứ k: Rb rk  k Rb- Theo nguyên lý Huygens mỗi đới cầu đều thành nguồnphát sáng thứ cấp, gọi ak là biên độ dao động sáng thứ k gửi đến M, a1> a2> a3 > …., khi k →∞ thì ak → 0- Khoảng cách 2 đới cầu kế tiếp là λ/2, hiệu pha của 2 đới cầu kế tiếp gửi đến M ngược pha nhau. Biên độ dao động sáng tại M: a = a1 – a2 + a3 – a4 + a5 -….. 1-Coi gần đúng: a k  (a k 1  a k 1 ) 2III. Nhiễu xạ của sóng cầu qua lỗ tròn nhỏXét nguồn sáng điểm S phát ra ánh sáng đơn sắc bước sóngλ qua lỗ tròn nhỏ AB đến điểm M.Dựng mặt cầu tâm S tựa vào ABDựng các đới cầu FresnelGỉa sử lỗ tròn AB chứa n đới cầuBiên độ dao động sáng tổng hợp tại M:a = a1 –a2 + a3 – a4 +….±an  an a 1  a1 a3   a3 a5   2a    a2    a4    ...   2  2 2   2 2  a a  n 1  a n   n  2 2 a1 ana  2 2Lấy dấu + nếu là lẻ, dấu – nếu n chẵn*Khi không có lỗ tròn AB hoặc kích thước AB lớn thì n→∞, cường độ sáng tại M 2 a I0  a 2  1 4*Khi AB chứa số lẻ đới cầu 2 a1 a n  a1 a n  a  I    2 2 2 2I > I0, đặc biệt nếu chứa 1 đới a =a1, I = 4I0, sáng nhất* Khi AB chứa số chẵn đới cầu 2 a1 a n  a1 a n  a  I    2 2 2 2I < I0, đặc biệt nếu chứa 2đới a = a1- a2, I = 0 , tối nhấtIV. Nhiễu xạ của sóng cầu qua đĩa tròn nhỏGiữa nguồn sáng điểm S và điểm M có đĩa tròn nhỏ chắnsáng, dựng các đới cầu fresnel, giả sử đĩa che mất m đới cầu đầu tiên.Biên độ dao động sáng tại M:a = am+1 –am+2 +am+3 –am+4+….. a m 1  a m  1 a m3 a   a m2    ... 2  2 2  a m1a 2Nếu đĩa che mất ít đới thì am+1 không khác a1 mấy, tại Msáng đặc biệt nếu đĩa che 1 đới thì tại M sáng nhất. Nhiễu xạ ánh sáng của sóng phẳngI. Nhiễu xạ của sóng phẳng qua một khe hẹpChiếu chùm tia sáng đơn sắc song song vuông góc với khehẹp có độ rộng b, sau khi đi qua khe hẹp tia sáng bị lệchtheo các phương khác nhau. Tùy theo góc nhiễu xạ φ tạiđiểm gặp nhau của các tia sáng trên màn quan sát đặt tạimặt phẳng tiêu diện của thấu kính có thể là sáng hoặc tối.- Xét góc nhiễu xạ φ = 0, các tia sáng hội tụ tại tiêu điểm F của thấu kính. Tại đó là sáng nhất và gọi là vân sáng trung tâm- Xét góc nhiễu xạ φ ≠ 0, dựng các mặt phẳng vuông góc tia nhiễu xạ và cách nhau λ/2, chúng chia mặt khe thành các dải sángĐộ rộng một dải   2 sin Số dải sáng trên khe: b 2b sin  N   Theo nguyên lý Huygens, mỗi dải sáng là nguồn phát sángthứ cấp, vì quang lộ của 2 dải kế tiếp gửi đến M là λ/2 nêndao động sáng do 2 dải kế tiếp gửi đến M ngược pha nhau.Do đó điều kiện tại M là vân tối: 2b sin  N  2k hay sin   k , k  1,  2,  3,...  bĐiều kiện tại M là vân sáng: 2b sin  N  2k  1 hay sin   2k  1 , k  1,  2,  3,...  2bCác vân sáng này có cường độ nhỏ hơn rất nhiều so với vânsáng trung tâmTóm lại:- Cực đại giữa: sinφ = 0- Cực tiểu nhiễu xạ:    sin    ,  2 ,  3 ,... b b b- Cực đại nhiễu xạ:   sin    3 ,  5 , ... 2b 2b Nhiễu xạ của sóng phẳng qua cách tử nhiễu xạĐịnh nghĩa: Cách tử ...