BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG

BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG Cô Nguyễn Thị Hảo CHƯƠNG II: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ?

Câu hỏi tuần sau Nhiễu xạ và giao thoa khác nhau thế nào?

Chủ đề 1 NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN S: nguồn sáng : mặt cầu tâm S bán kính a P: điểm khảo sát b = Mo P

Chủ đề 1 NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN S: nguồn sáng P: điểm được chiếu sáng : mặt sóng cầu a: bán kính mặt cầu S b: khoảng cách từ điểm quan sát đến mặt sóng cầu 1. Bán kính đới cầu thứ k: 2. Diện tích các đới cầu: 1. Biên độ dao động tại P do các đới gây ra: ap = a 1 – a 2 + a 3 …± a n

BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN

Ta có thể thay đổi b để quan sáng cường độ sáng tại tâm P

Chủ đề 1 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Gọi n là số đới chứa trong lỗ tròn Dấu + n lẻ Dấu – n chẵn  Nếu lỗ tròn chứa được k đới thì ta xem bán kính lỗ tròn bằng bán kính đới thứ k

Chủ đề 1 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN • Gọi Io ,alà cường độ và biên độ ánh sáng tới • Khi không có màn chắn an~0  ap =OI  Ip = Io • Khi số đới chứa trong lỗ là lẻ thì Ip >Io (P sáng hơn) • Khi số đới chứa trong lỗ là chẵn: Ip < Io(P tối hơn) • Khi có 1 đới n = 1: Ip=a12=4a2 =4Io •  (cường độ sáng tại P gấp 4 lần khi không có màn) • Khi có 2 đới n = 2: Ip = 0 do (a1≈a2) •  Tại P là tối nhất

Phương pháp đường xoắn ốc Biên độ sóng tới: a = ao =OI Đới Fresnel thứ nhất: - Nửa vòng tròn OA. - Biên độ: a1=OA=2OI =2a Đới Fresnel thứ hai: - Nửa vòng tròn AB. - Biên độ: a2=AB  2a 2 đới Fresnel: - Biên độ: aP=OB  0 C

Phương pháp đường xoắn ốc Nửa đới Fresnel thứ nhất: - Cung tròn OJ - Biên độ: ap = OJ = a√2 Đới Fresnel thứ nhất + nửa đới Fresnel thứ 2: - Cung tròn OJAF - Biên độ: ap = OF = a√2

Chủ đề 1 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Lưu ý khi làm BT 1. Nếu sử dụng PP đới cầu mà sóng tới là sóng phẳng thì: a→∞ 2. Nếu lỗ tròn chứa được k đới thì ta xem bán kính lỗ tròn bằng bán kính đới thứ k 3. Số đới chứa trong lỗ tròn phụ thuộc bán kính lỗ tròn và khoảng cách b đến điểm quan sát P 4. Số đới cầu chứa trong lỗ càng tăng thì cường độ sáng tại tâm nhiễu xạ giảm 5. Tâm nhiễu xạ (điểm P) tối nhất khi lỗ tròn có 2 đới n = 2 6. Ta thường sử dụng PP đường xoắn ốc khi số đới cầu là không nguyên 7. Biên độ dao động do đới gây ra tại P sẽ tỉ lệ với diện tích đới hay diện tích lỗ tròn

Dạng: Nhiễu xạ qua 1 dĩa tròn

CHỦ ĐỀ 2 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP i Gọi i là góc lệch của chùm tia nhiễu xạ so với pháp tuyến

CHỦ ĐỀ 2 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP i D

Gọi io là góc tới và igóc nhiễu xạ a: bề rộng khe hẹp P: ảnh nhiễu xạ A: biên độ nhiễu xạ do toàn khe gây ra tại P a1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại P f: tiêu cự của TKHT • Cực tiểu nhiễu xạ: • Cực đại nhiễu xạ: Khoảng cách giữa 2 cực đại và cực tiểu liện tiếp:

Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 1 khe hẹp

Cực đại giữa NX (cực đại giữa hình học): i = io u = 0  I = Io • Cực đại NX thứ 1: k=1,-2  u=3/2  I1=4/92 Io= 0,044 Io • Cực đại NX thứ 2: k=2,-3  u=5/2  I2=4/252 Io= 0,016 Io NX: 90% Năng lượng ánh sáng tập trung ở vân giữa NX

“Trong nhiễu xạ có giao thoa” Giữa 2 cực đại chính giao thoa có: N-1 cực tiểu giao thoa và N-2 cực đại phụ giao thoa CHỦ ĐỀ 3 • NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸP

Cực tiểu NX So sánh ảnh nhiễu xạ? Nhiễu xạ 1 khe Cực đại giữa NX Vân giao thoa Nhiễu xạ 2 khe

Câu hỏi tuần sau So sánh thí nghiệm khe Young và nhiễu xạ 2 khe hẹp.

Nhiễu xạ qua 2 khe

Các em quan sát hình vẽ về phân bố cường độ của ảnh nhiễu xạ, sau đó xem ảnh nhiễu xạ thực tế Lí giải vì sao 7 khe thì không quan sát được cực đại phụ giao thoa?

Vân giữa nhiễu xạ

Quan sát ảnh nhiễu xạ của 1, 2, 3, 4, 5, 7 khe hẹp

Gọi io là góc tới và igóc nhiễu xạ a: bề rộng khe hẹp l: khoảng cách điểm giữa 2 khe liên tiếp P: ảnh nhiễu xạ a: biên độ nhiễu xạ do N khe gây ra tại P A: biên độ nhiễu xạ do 1 khe gây ra tại P a1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại P f: tiêu cự của TKHT • Cực tiểu nhiễu xạ: 2. Cực đại nhiễu xạ: Vân giữa nhiễu xạ bị giới hạn bởi 2 cực tiểu nhiễu xạ thứ 1

3. Cực tiểu giao thoa: 4. Cực đại chính giao thoa: 5. Cực đại phụ giao thoa:

Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 2, nhiều khe hẹp Biểu thức cường độ sáng: • Vân giữa NX: I = Io = N2.Io1 • Xét trong vân giữa NX: • Cực đại chính giao thoa: • i = io u = 0  I = Io • Cực đại NX thứ 1: k=1,-2  u=3/2  I1=4/92 Io= 0,044 Io • Cực đại NX thứ 2: k=2,-3  u=5/2  I2=4/252 Io= 0,016 Io

Xét trong vân giữa NX: • Cực đại chính giao thoa: • Cđcgt ở giữa (k=0): u = 0  I = Io • Cđcgt thứ 1: k=1  u=/4  I1=8/2 Io= 0,8 Io • Cđcgt thứ 2: k=2 u=/2  I2=4/252 Io= 0,016 Io

Cách tử là một hệ thống gồm N khe hẹp giống hệt nhau, bề rộng a, đặt cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 khe liên tiếp là l (điểm giữa 2 khe). n là chu kì cách tử: n= 1/l Cấu tạo cách tử rất tinh vi, trên mỗi mm cách tử có rất nhiều khe. CHỦ ĐỀ 4 • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ

Quan sát phổ nhiễu xạ của cách tử. Quang phổ bậc 1 Quang phổ bậc 2

THÍ NGHIỆM CÁCH TỬ NHIỄU XẠ - HỌC PHẦN TNVLĐC 2 HKI năm 3

BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG