Bài giảng vật lý đại cương 2 : Điện - Quang part 8

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

L2 - L1 = OB + (BC + CM)n - OM +
2

λ

(7.18)
Đại lượng

2

λ

xuất hiện do hiện tượng phản xạ của tia OM trên mơi trường chiết quang hơn.
Vì bản mỏng nên B rất gần M nên có thể coi OB » OI, nên OB - OM » IM.

L2 - L1 = (BC + CM)n - IM +
2

λ

Gọi d = CH là bề dày của bản tại M. IM = BMsin i1
và: BM = 2d.tgi2 BC = CM =

Vì chùm tia tới mắt hẹp nên i1 coi như không đổi và như vậy hiệu quang lộ chỉ phụ thuộc vào
d là bề dầy của bản tại M.

Những điểm có cùng bề dày d thì hiệu quang lộ là như nhau tại mọi điểm đó ccd ánh sáng
giống nhau, tạo thành một vân giao thoa cùng độ dày.

Vân sáng:

(7.19)
Vân tối:

(7.20)
<i><b>b. Vân của nêm khơng khí: </b></i>

Nêm khơng khí là một lớp khơng khí mỏng giới hạn giưa hai bản thuỷ tinh đặt nghiêng
với nhau một góc a nhỏ.

• Mặt là các mặt của nêm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i><b>Trường Đại học Trà Vinh </b></i> <i><b>QT7.1/PTCT1-BM7 </b></i>

<i><b>Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) </b></i> <b>72</b>

=> ds = (2k-1)
4

λ

(7.21)
o Vân tối:

2dt +
2
λ
= (2k+1)
2
λ

=> dt = k
2

λ

(7.22)

Vân sáng và vân tối là những đoạn thẳng song song với cạnh nêm.
<i><b>c. Vân tròn Newton: </b></i>

Đặt một thấu kính phẳng lồi trên một tấm kính phẳng. Lớp khơng khí giữa thấu kính và tấm
kính là một bản mỏng có bề dầy khơng đổi. Nhưng những điểm có cùng bề dày nằmh trên
một đường trịn có tâm nằm trên trục thấu kính do đó vân giao thoa có dạng những vịng trịn
gọi là vân tròn Newton. Chiếu chùm tia đơn sắc vào song song vào mặt phẳng của thấu kính
thì vân giao thoa xuất hiện trên mặt thấu kính. Vâ sáng ứng với bề dày:

ds = (2k - 1)
2

λ

(7.23)
và vân tối:

dt = k
2

λ

(7.24)

Bán kính của các vân sáng rs và vân tối rt:

r2 = R2 - (R2 - d)2 = 2Rd - d2
Vì d<<R nên có thể bỏ qua
Vân sáng:

(7.25)
Vân tối:

(7.26)

<b>7.3.2. Bản mỏng có bề dày khơng đổi - Vân cùng độ nghiêng: </b>

Xét sự giao thoa qua một bản mặt song song bề dày d, chiết suất n, được chiếu sáng
bởi nguồn sáng rộng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Dùng một thấu kính hội tụ cho qua hai tia phản xạ và khúc xạ ứng với một tia tới gặp nhau ở
M thì chúng sẽ giao thoa với nhau. Hiệu quang lộ của hai tia:

Vì d=const nên L2 - L1 chỉ phụ thuộc vào i, nếu i có giá trị sao cho:
L2 - L1 = kl thì M là điểm sáng.

Nếu i thoả mãn điều kiện L2 - L1=(2k+1) thì M là điểm tối.

Vì nguồn sáng rộng nên có nhiều chùm tia tới bản dưới cùng một góc tới i sẽ cho cùng một
vân giao thoa. Vì vậy gọi là vân cùng độ nghiêng.

<b>7.3.3. Giao thoa kế hai chùm tia. </b>

Giao thoa kế là những máy đo dựa vào hiện tượng giao thoa ánh sáng. Nhờ giao thoa

kế có thể phát hiện được những độ biến thiên chừng vài phần trăm bước sóng. Vì vậy giao
thoa kế là một trong những máy đo chính xác nhất và phép đo bằng phương pháp giao thoa
ánh sáng là một trong những phép đo chính xác nhất. Giao thoa kế có nhiều kiểu khác nhau
tuỳ theo công dụng của mỗi máy, nhưng chúng đều dựa trên một nguyên tắc chung: một
chùm sáng đơn sắc được phân làm hai chùm riêng biệt nhau, truyền theo hai đường khác
nhau, sau đó lại gặp nhau và cho hình ảnh giao thoa. Nguyên tắc này được áp dụng trong các
giao thoa kế Rayleigh, Michelson, Linhit... Sau đây ta sẽ khảo sát vài kiểu giao thoa kế này.

<b> a. Giao thoa kế Rayleigh. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i><b>Trường Đại học Trà Vinh </b></i> <i><b>QT7.1/PTCT1-BM7 </b></i>

<i><b>Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) </b></i> <b>74</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Trong thực tế các bản G và C cũng như gương M1 được gắn trên một bệ nằm ngang.
Còn gương M2 có thể dịch chuyển song song với chính nó nhờ một vít điều chỉnh. Giao thoa
kế Michelson cho phép thực hiện các loại giao thoa cùng độ dày hoặc cùng độ nghiêng đã
nói ở trên.

<b>7.4. NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG. </b>

<b>7.4.1.Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: </b>

Cho một ánh sáng từ nguồn điểm O truyền qua một lỗ tròn nhỏ trên màn chắn sáng M. Sau
M đặt một màn ảnh E.

Theo định luật truyền thẳng thì trên màn ảnh E cso một vệt sáng trịn đường kính AB và nếu
thu nhỏ lỗ trịn thì vệt sáng cũng thu nhỏ lại. Tuy nhiên thực nghiệm cho thấy khi thu nhỏ lỗ
tròn đến một mức độ nào đó thì trên màn ảnh E trong miền AB xuất hiện những vịng trịn tối
và ngồi miền AB lại xuất hiện những vòng tròn sáng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i><b>Trường Đại học Trà Vinh </b></i> <i><b>QT7.1/PTCT1-BM7 </b></i>

<i><b>Vật Lí Đại Cương A2 (Điện – Quang) </b></i> <b>79</b>

<i><b>c. Cường độ ánh sáng tại C: </b></i>

• Cường độ ánh sáng tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. Gọi I0 là cường độ sáng
tại C0. Ij là cường độ sáng tại điểm C ta có:

(7.33)

• Tại C0: j=0 theo (7.29) ta có dd=0, các dao động sáng tại C0 là đồng pha, nên biên độ
sóng tổng hợp cực đại. Cường độ sóng tại C0 cực đại và bằng I0 ta gọi là cực ddaij
trung tâm.

• Tại những điểm C có sin2u=1 hay với k=±1,±2,…
và từ (7.31) suy ra:

(7.34)

Những điểm thoả mãn (7.34) là những điểm cực đại phụ có cường độ sáng bằng
(7.35)

• Tại những điểm C có sin2u=0 Þ u=kp với k¹0 (vì k=0 trùng với cực đại trung tâm) thì
Ij=0, tại đó có những vân tối:

(7.36)
với k=±1,±2,…
* Hình ảnh nhiễu xạ:

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

• Tại C0 có một vân sáng trung tâm rất sáng và rộng gấp đôi cực đại phụ.

• Hai bên vân sáng trung tâm là những vân tói xen kẽ với những cực đại phụ có đọ
sáng rất nhỏ.

• Các hệ thức (7.34) và (7.35) cho thấy vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa không
phụ thuộc vào vị trí của khe hẹp, nên khi dịch chuyển khe hẹp trong mặt phẳng song
song với chính nó và giữ ngun vị trí của thấu kính và màn ảnh thì hình ảnh giao
thoa khơng thay đổi.

Khi a>>l vân sáng trung tâm rất hẹp các cực đại phụ rất gần nhau, nên thực tế chỉ quan sát
được ảnh của khe qua thấu kính. Hiện tượng nhiễu xạ ảnh hưởng không đáng kể đến sự
truyền ánh sáng. Các định luật của quang hình học lại được nghiệm đúng.

<b>7.5. 2.Cách tử nhiễu xạ: </b>
<i><b>a. Định nghĩa: </b></i>

Tập hợp những khe hẹp giống nhau, song song cách đều và nằm tronh cùng một mặt
phẳng được gọi là cách tử nhiễu xạ. Khoảng cách giữa hai khe kế tiếp được gọi là chu kì của
cách tử (hình 13.15)

Số khe trê một đơn vị chiều dài của cách tử là:
(7.36)

<i><b>b.Hiện tượng giao thoa qua cách tử: </b></i>

• Từ kết quả ở trên ta nhận thấy mỗi khe hẹp cho một hệ vân nhiễu xạ đều có vân trùn
tâm tại C0, do đó các hệ vân này chồng khít lên nhau. Ánh sáng nhiễu xạ là sự kết
hợp nên một lần nữa chúng lại giao thoa với nhau.

Kết quả trên màn ảnh ở những vân sáng nhiễu xạ lại xuất hiện một hệ vân giao thoa:

• Trên màn ảnh những điểm có cực tiểu nhiễu xạ qua một khe hẹp cũng là các cực tiểu
của hệ vân giao thoa qua N khe gọi là các cực tiểu chính, có vị trí:

• Sự phân bố cường độ sáng giữa hai cực tiểu chính, hai tia sáng phát ra từ hai khe liên
tiếp đến M có hiệu quang lộ là:

</div>

<!--links-->