Nhiễu xạ ánh sáng

Nhiễu xạ là hiện tượng sóng đi vòng qua vật cản hay khe, lỗ hở và giao thoa phía sau đó tạo nên những vùng sóng có biên độ cực đại và tiểu cực xem kẽ nhau
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiễu xạ ánh sángNhi u x ánh sáng 11 Hi n tư ng nhi u xNhi u x là hi n tư ng sóng ñi vòng qua v t c n hay khe, l h và giao thoa phía sau ñó, t o nên nh ng vùngsóng có biên ñ c c ñ i và c c ti u xen k nhau (xem Hình 1). V i các khe hay l , nhi u x ch th hi n rõ nh tkhi chúng có kích thư c vào c bư c sóng c a sóng ñang xét. (a) Nhi u x ánh sáng qua m t khe h p. (b) Nhi u x c a sóng nư c qua hai khe. (c) Nhi u x ánh sáng qua m t l tròn. (e) Nhi u x ánh sáng qua m t ñĩa tròn. (d) Nhi u x ánh sáng qua m t lư i dao lam.Hình 1. M t s hình nh v nhi u x .ð có th hình dung rõ hơn n a hi n tư ng nhi u x , m i các b n xem hai Java Applets sau ñây c a tác gi PaulFalstad :Lê Quang Nguyên 5/11/2006Nhi u x ánh sáng 2Applet 1 : Sóng ñi vòng qua nhi u v t c n khác nhau.Applet 2 : nh nhi u x c a ánh sáng trên nhi u v t c n khác nhau.2 Nguyên lý Huygensð gi i thích hi n tư ng nhi u x , chúng ta dùng nguyên lý Huygens (1629-1695). Nguyên lý này g m hai n idung sau ñây:• M i ñi m mà m t m t sóng ñ t t i ñ u có th coi là m t ngu n phát sóng c u th c p;• Hình bao c a các m t sóng c u th c p ñó l i là m t m t sóng m i (Hình 2). M t sóng c u th c p M t sóng mi Ngu n phát sóng c u th cpHình 2. Nguyên lý Huygens.N i dung th nh t ñã ñư c minh h a r t rõ trên Hình 1b, trong ñó m t sóng nư c ph ng b m t màn ch n ch nl i, ch ch a l i hai khe h p, m i khe cho m t ph n r t nh c a sóng ph ng ñi qua. Khi ñi qua khe, qu th cph n nh y t o ra m t sóng tròn (trong không gian là sóng c u).N i dung th hai th hi n nguyên lý ch ng ch t sóng – n u m t sóng có th phân tích thành nhi u sóng thànhph n, thì sóng t ng h p c a các sóng thành ph n ñó ph i tương ñương v i sóng ban ñ u.Sau ñây là m t Applet minh h a nguyên lý Huygens qua hi n tư ng ph n x và khúc x (tác gi Walter Fendt):Applet 3.3 Nhi u x qua l trònTheo nguyên lý Huygens, m t m t sóng t i g p v t c n ñư c phân tích thành nhi u ngu n phát sóng c u thc p; các sóng c u này có th truy n ra phía sau v t c n, sau ñó giao thoa v i nhau t o nên các vân sáng t i.Trong trư ng h p nhi u x qua m t l tròn, Fresnel ñã d a vào nguyên lý Huygens ñ ñ ra m t phương phápkh o sát ñ nh tính ñơn gi n, g i là phương pháp ñ i c u Fresnel. Vì v y mà nhi u x qua m t l tròn còn ñư cg i là nhi u x Fresnel.3.1 Hi n tư ngChi u m t sóng ánh sáng ph ng hay sóng c u ñơn s c ñ n vuông góc v i m t màn ch n có m t l tròn. N u ll n, chúng ta s quan sát ñư c m t v t sáng tròn rõ nét trên màn nh ñ t phía sau ñó. Tuy nhiên, khi l nh cbư c sóng ánh sáng, do hi n tư ng nhi u x nên trên màn là nh ng vân sáng t i hình tròn xen k nhau (Hình 3).Lê Quang Nguyên 5/11/2006Nhi u x ánh sáng 3 (a) (b)Hình 3. Nhi u x qua m t l tròn: (a) vân nhi u x là vân tròn; (b) cư ng ñ sáng gi m r t nhanh khi ra xa tâm nh.3.2 Phương pháp ñ i c u FresnelXét m t ngu n sáng ñi m ñơn s c S có bư c sóng λ. G i B là ñi m quan sát và Σ là m t m t sóng c u do S phátra. M t sóng này c t ñư ng SB t i ñi m O. ð t kho ng cách SO = a, OB = b.V các m t c u tâm B, v i bán kính l n lư t b ng b + λ/2, b + 2(λ/2) , b + 2(λ/2) … Chúng c t m t sóng Σ và t onên nhi u ñ i c u trên m t sóng này, ñó chính là các ñ i c u Fresnel (Hình 4). M t sóng c u Σ ð i Fresnel b c 4 b + 4(λ/2) b + 2(λ/2) O S B b + λ/2 b + 3(λ/2) SO = a OB = b ð i Fresnel b c 1Hình 4. Các ñ i c u Fresnel trên m t sóng c u.Các ñ i c u Fresnel xác ñ nh như trên có các ñ c ñi m sau: N u b c c a các ñ i không quá l n thì t t c ñ u có di n tí ...