Vật lý đại cương - Quang học sóng phần 1 pps

Vật lý đại cơng
Quang học sóng
Bi giảng của PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật lý kỹ thuật
Trờng Đại học Bách Khoa H nội
Ch−¬ng I
Giao thoa ¸nh s¸ng
1. C¸c kh¸i niÖm c¬ së
1.1 Quang lé: Quang lé L gi÷a hai
®iÓm A, B (AB=d) lμ ®o¹n ®−êng ¸nh s¸ng
truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng trong
kho¶ng thêi gian t, trong ®ã t lμ kho¶ng
thêi gian mμ ¸nh s¸ng ®i ®−îc ®o¹n AB
trong m«i tr−êng.
ctL
=
L=n
1
d
1
+n
2
d
2
+ +n
n
d
n
=
v
c

n =
∑
i
ii
dn
n
1
d
1
n
2
d
2
n
3
d
3
ABd
⇒=
v
d
t
L= nd.
chiÕt suÊt m«i tr−êng
NÕu ¸nh s¸ng ®i qua
nhiÒu m«i tr−êng:
1.2. §Þnh lý Malus (Maluýt):
Quanglégi÷ahaimÆttrùcgiaocñamét
chïm s¸ng th× b»ng nhau
hai mÆt trùc giao

hai mÆt trùc giao
L
1
= n
1
A
1
I
1
+n
2
I
1
A
2
+n
2
A
2
A
3
L
2
= n
1
B
1
B
2
+n

1
B
2
I
2
+n
2
I
2
B
3
n
1
sini
1
= n
2
sini
2
Quang lé L
1
gi÷a A
1
,A
3
vμ L
2
gi÷a B
1
,B

3
:
A
2
A
3
I
2
B
3
n
2
n
1
A
1
I
1
B
2
B
1
i
1
i
2
i
1
i
2

2
2
I
I
1
2
1
I
B
sini =
2
2
I
A
1
1
2
I
I
sini =
Suy ra n
1
B
2
I
2
= n
2
I
1

A
2
vμ L
1
=L
2
2
2
I
I
1
21
11
I
Bn
sinin =
2
2
I
A
1
12
22
I
In
sinin =
2. Cơ sở của quang học sóng
2.1. Hm sóng của ánh sáng:
ánh sáng l một loại sóng điện từ: Từ
trờng v điện trờng biến thiên trong

không gian.
E
r
H
r
v
r
Chỉ có thnh phần điện trờng tác dụng
vo mắt mới gây cảm giác sáng
Tại r:( thời gian trễ)
)
L2
tcos(a)
c
L
T
2
tcos(a


=


E
r
Dao động của l dao động sáng:
r
O
x
0

= a.cost -dao động tại gốc O.
x= a.cos (t -) =
)
L2
tcos(ax


=
2. 2. cờngđộsáng:
Cờngđộsángtại mộtđiểml một đại lợng có
trịsốbằngnănglợng truyền qua một đơn vị
diện tích đặt vuông góc với phơng truyền sáng
trong một đơn vị thời gian:
I = ka
2
, k l hệ số tỷ lệ. Lấy k = 1 có: I = a
2
.
2.3. Nguyên lý chồng chất:
Khi hai hay nhiều ánh sáng gặp nhau thì từng
sóng riêng biệt không bị các sóng khác lm
nhiễu loạn. Sau khi gặp nhau, các sóng ánh sáng
vẫn truyền đi nh cũ, Còn tại những điểm gặp
nhau dao động sáng bằng tổng các dao động
thnh phần.
2.4. Nguyên lý Huyghen:
Những sóng từ nguồn O truyền ra ngoi mặt kín
bất kì S bao quang nguồn O, có tính chất giống
hệt những sóng m ta sẽ có, nếu ta bỏ nguồn O
đi v thay bằng những nguồn phụ (thứ cấp) thích

h
ợ
p
p
hân
p
hối trên m
ặ
tS.
3. Giao thoa ánh sáng bởi hai nguồn kết hợp
3.1. Tạo hai nguồn sáng kết hợp: Hai
sóng kết hợp có hiệu pha không đổi.
Hai nguồn sáng khác nhau không đáp ứng
điều kiện đó.
khe Young hay gơng Frenen:
r
1
r
2
y
DO
1
O
2
l
O
2
O
1
S

O
1
O
2
l 2 nguồn
kết hợp (thứ cấp)
O
1
O
2
l 2 nguồn kết hợp
(ảo)
3.2. Kh¶o s¸t hiÖn t−îng
giao thoa:
)
L2
tcos(ax
1
1
λ
π
−ω=
)
L2
tcos(ax
2
2
λ
π
−ω=

)LL(
2
21
−
λ
π
=ϕΔ
Kho¶ng c¸ch 2 v©n s¸ng liªn tiÕp i= λD/l
HiÖu pha:

2l
D
1)(2k
t
y
λ
+=

l
D
k
s
y
λ
=
ΔL
S
= L
1
-L

2
=r
1
-r
2
=kλ V©n s¸ng
ΔL
T
= L
1
-L
2
= r
1
-r
2
=(2k+1)λ/2 V©n tèi
r
1
r
2
y
DO
1
O
2
l
C¸c v©n giao thoa cã d¹ng hypecbol ®èi xøng
qua v©n gi÷a.
☞ V©n gi÷a lμ v©n s¸ng

Tæng hîp:A
2
=2a
2
(1+cosΔϕ)
• Giao thoa ¸nh s¸ng tr¾ng
0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm