BÀI GIẢNG VLĐC 3 CHỦ ĐỀ: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG

Đại Học KHOA HỌC TỰ NHIÊN Tp HCM

Khoa Vật lý - Vật lý Kỹ thuật

BÀI GIẢNG VLĐC 3
chủ đề:10

NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG

CuuDuongThanCong.com />
CuuDuongThanCong.com />
I – KHÁI NIỆM VỀ NXAS:

CuuDuongThanCong.com />
I – KHÁI NIỆM VỀ NXAS:

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 A

Fraunhofer. Trái

lại là nx Fresnel. O C

Chúng ta sẽ tìm hiểu nx qua lỗ P B
mạng tinh thể. tròn, qua khe hẹp và nx trên E

CuuDuongThanCong.com />
II – NGUYÊN LÝ HUYGENS - FRESNEL:

1 – Nội dung:

Bất kì một điểm nào mà as truyền đến đều
trở thành nguồn sáng thứ cấp, phát sóng
cầu về phía trước nó.
Biên độ và pha của nguồn thứ cấp là biên
độ và pha của nguồn thực gây ra tại vị trí
nguồn thứ cấp.

CuuDuongThanCong.com />
II – 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?
Giải quyết vấn đề: Chọn mặt kín (S) bao quanh O.

* Dđ sáng tại A do O truyền đến: dS N

 2L1  
EA  a cos  t   A r2
  r1
* Dđ sáng tại M do dS
o

truyền đến:  2(L1  L2 )  O N’ M

dEM  a M cos  t  
  (S)

* Dđ sáng tại M do EM   k E0 cos 2 ( t  r1  r2 )d 
mặt (S) truyền đến:  r1r2 T

CuuDuongThanCong.com />
III – NX FRESNEL QUA LỖ TRÒN:

1 – Bố trí thí nghiệm:

R

O

O R r b

CuuDuongThanCong.com b
M

/>
III – NX FRESNEL QUA LỖ TRÒN:

2 – 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
trịn và khoảng cách từ
lỗ trịn tới màn quan sát.

CuuDuongThanCong.com />
III – NX FRESNEL QUA LỖ TRÒN:

3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:

b3
2

b2
2
R

b
2

42

O 1 b M

53

S0

CuuDuongThanCong.com />
III – NX FRESNEL QUA LỖ TRÒN:

3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:

rk2  R 2  (R  h k )2  (b  k  )2  (b  h k )2  h k  kb

2 2(R  b)

Mk  Sk  h k .2R  k. Rb
Rb

R rk  Diện tích của mỗi đới cầu:
bk
2

O hk S  Rb
Hk M0 b M Rb

k Bán kính của đới cầu thứ k:

S0 rk  2Rh k  kRb
Rb
/> CuuDuongThanCong.com

III – NX FRESNEL QUA LỖ TRÒN:

3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:

42 Biên độ sóng ak do đới thứ k gởi tới
M sẽ giảm dần khi chỉ số k tăng,
1 Dao động sáng tại M do hai đới
53 nhưng giảm chậm. Vì thế ta coi ak
kề nhau gởi tới sẽ ngược pha
là trung bình cộng của ak-1 và ak+1.
nhau. Vì thế, biên độ sóng tại M

là: a M  a1  a 2  a3  a 4  ...  a n

O b M

S0 a M  a1  a n (Dấu “+” khi n lẻ;
2 2 “-” khi n chẵn)

CuuDuongThanCong.com />
III – NX FRESNEL QUA LỖ TRỊN:

Kết luận:

Biên độ sóng và cường độ sáng tại M:

a1 an 2

2  a1 an 
aM    I  aM    
22 2 2

2 (M là
điểm
Nếu lỗ trịn q lớn thì: I  a 2  a1  I sáng).
M4 0
(M là
Nếu lỗ tròn chứa số lẻ 2 điểm
tối).
2  a1 an 
đới cầu Fresnel thì: I  a M      I0
2 2

Nếu lỗ tròn chứa số 2
chẵn đới cầu Fresnel I  a 2   a1  a n   I
M 0
thì: 2 2

CuuDuongThanCong.com />
IV – NX FRESNEL QUA ĐĨA TRỊN:

1 – Thí nghiệm:

O b

CuuDuongThanCong.com Kết quả:
Tâm ảnh nx luôn
có một chấm
sáng (chấm sáng
Fresnel)

/>
IV – NX FRESNEL QUA ĐĨA TRÒN:

2 – Giải thích kết quả:

O Giả sử đĩa tròn chắn hết m đới cầu
Fresnel thì biên độ sáng tại M chỉ
m+1 do các đới cầu thứ m +1, m +2, …
gởi tới.

b M

a M  a1  a m  a m1  a   a m1
22 2 2 2

Cường 2 Vậy tại M luôn
độ sáng là điểm sáng.
 a m1 
I  a M2   

2

CuuDuongThanCong.com />
VI – NX FRAUNHOFER QUA 1 KHE HẸP:

1 – Bố trí thí nghiệm:

b: độ rộng khe hẹp
: góc nhiễu xạ

sin

M

O F I

L1 L E 2 CuuDuongThanCong.com

/>
Khe hẹp Vân sáng
S cực đại

F

Thấu kính Thấu kính Màn
hội tụ 1
hội tụ 2
CuuDuongThanCong.com
/>
V – NX FRAUNHOFER QUA 1 KHE HẸP:

2 – Phân bố cường độ ảnh nhiễu xạ:

I

I0

I1 = 0,045I0

 2   I1  2 sin

0

b b bb

 5  3 3 5
2b 2b 2b 2b

CuuDuongThanCong.com />
V – NX FRAUNHOFER QUA 1 KHE HẸP:

2 – Phân bố cường độ ảnh nhiễu xạ:

•Vân nx đối xứng qua I I0

tiêu điểm F của TK L2

•Tại F sáng nhất: cực đại I1 = 0,045I0
giữa. I1

•Các cực đại khác giảm  2   0  2 sin
nhanh. b b bb

Vị trí các cực đại thỏa:  5  3 3 5
2b 2b 2b 2b
sin   (2k  1) 
2b Vị trí các cực sin   k
tiểu thỏa: b
(k  1; 2; 3)
(k  1; 2; 3)
CuuDuongThanCong.com
/>
V – NX FRAUNHOFER QUA 1 KHE HẸP:

3 – Giải thích kết quả: E

Độ rộng mỗi dải A  M
sáng trên khe AB: F

 /2 O
sin 

Số dải sáng 2b sin  L1 B 1 2 L o 2
chứa trong 
khe AB: 

n  AB  2
 n lẻ: M là điểm sáng (cực đại)

n chẵn: M là điểm tối (cực tiểu)

CuuDuongThanCong.com />
V – NX FRAUNHOFER QUA 1 KHE HẸP:

3 – Giải thích kết quả:

Tại F, tất cả sóng do khe AB gởi tới đều đồng pha,
nên cường độ sáng mạnh nhất.
Vị trí các cực tiểu nx thỏa mãn điều kiện số dải
sáng được chia trong đọan AB là số chẵn: n = 2k

2b sin   2k  sin   k  Với k = ±1, ±2, ±3, …

 b

Vị trí các cực đại nx thỏa mãn điều kiện số dải
sáng được chia trong đọan AB là số lẻ: n = 2k + 1

 sin   (2k  1)  Với k = 1, ±2, ±3, …
2b
/> CuuDuongThanCong.com