Bài giảng Vật lý đại cương 2: Chương 7 - GV. Nguyễn Như Xuân

Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 7: Quang học sóng trình bày khái niệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, nguyên lí Huygen – Fresnel, nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn, nhiễu xạ Fresnel qua đĩa tròn, nhiễu xạ Fraunhofer qua một khe hẹp, nhiễu xạ Fraunhofer qua nhiều khe hẹp, cách tử nhiễu xạ, nhiễu xạ trên mạng tinh thể, ứng dụng của hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 2: Chương 7 - GV. Nguyễn Như Xuân HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƢ BỘ MÔN VẬT LÝ NGUYỄN NHƢ XUÂNVẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG 2 Chương 7: QUANG HỌC SÓNGIV – NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG1. Khái niệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.2. Nguyên lí Huygen – Fresnel.3. Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn.4. Nhiễu xạ Fresnel qua đĩa tròn.5. Nhiễu xạ Fraunhofer qua một khe hẹp.6. Nhiễu xạ Fraunhofer qua nhiều khe hẹp7. Cách tử nhiễu xạ.8. Nhiễu xạ trên mạng tinh thể.9. Ứng dụng của hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.1. Khái niệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Nhiễu xạ ánh sáng trên một lưỡi lam. Nhiễu xạ ánh sáng trên một khe. Nhiễu xạ ánh sáng trong tự nhiên.- Hiện tượng nxas là hiện tượng ánh sáng bịlệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần các vậtcản. + Nhiễu xạ gây A bởi sóng phẳng gọi là nhiễu xạ O C Fraunhofer. + Trái lại là nhiễu xạ Fresnel. P B E 2. Nguyên lí Huygen – Fresnel. a – Nội dung: Nguyên lý Huyghen: Bất kì một điểm nào mà ánh truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp, phát sóng cầu về phía trước nó. Bổ đề Fresnel: Biên độ và pha của nguồn thứ cấp là biên độ và pha của nguồn thực gây ra tại vị trí nguồn thứ cấp. b – Biểu thức sóng:Giả sử dđ sáng tại nguồn O có dạng E = acost thì dao độngsáng tại M có dạng như thế nào? Chọn mặt kín (S) bao quanh O. N * Dđ sáng tại A do O truyền đến: dS  2L1  A  E A  a cos  t   r2    r1 o* Dđ sáng tại M do dS O N’ Mtruyền đến:  2(L1  L 2 )  (S)dE M  a M cos  t     * Dđ sáng tại M do a  2(L1  L2 )  EM   A(, 0 )c os  t   dSmặt (S) truyền đến: rr (S) 1 2   3. Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn. a. Bố trí thí nghiệm: R O b R r b O Mb. Phân bố cường độ ảnh nhiễu xạ:- Ảnh nhiễu xạ có tínhđối xứng tâm M.- Tâm M có lúc sáng, lúctối, tùy theo bán kính lỗtròn và khoảng cách từlỗ tròn tới màn quan sát.9 18-Jul-13c. Giải thích kết quả bằng phương pháp đới cầu Fresnel:  b3 2  b2 2 R  b 2 4 2O 1 b M 5 3 S0  2 kbr  R  (R  h k )  (b  k )  (b  h k )  h k 2 2 2 2 2(R  b)k 2 Rb  Sk  h k .2R  k. Mk Rb R  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bBiên độ sóng ak do đới thứ k gởi tới M sẽ giảm dần khichỉ số k tăng, nhưng giảm chậm. Vì thế ta coi ak làtrung bình cộng của ak-1 và ak+1. Dao động sáng tại M do hai đới kề nhau gởi tới sẽ ngược pha nhau. Vì thế, biên độ sóng tại M là: 4 2 a M  a1  a 2  a 3  a 4  ...  a nO 1 b M 5 3 a1 a n (Dấu “+” khi n lẻ; aM   “-” khi n chẵn) S0 2 2d. Kết luận: Biên độ sóng và cường độ sáng tại M: 2 a1 a n  a1 a n  aM    I  aM     2 2 2 2 2  2Nếu lỗ tròn quá lớn thì: I  a 2  a  I0 M 1 4 (M làNếu lỗ tròn chứa số lẻ  a1 a n  2 I  a M      I0 2 điểmđới cầu Fresnel thì: 2 2 sáng).Nếu lỗ tròn chứa số 2 (M làchẵn đới cầu Fresnel I  a 2   a1  a n   I điểm M   0thì: 2 2 tối).4. Nhiễu xạ Fr ...