Bi giảng Vật lý đại cơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trờng ĐH Bách khoa H nội VËt lý ®¹i c−¬ng Quang häc sãng Ch−¬ng 3 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= acos (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 2 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 HiÖu pha Kho¶ng c¸ch 2 v©n s¸ng liªn tiÕp i= λD/l 2l D 1)(2ky λ += l D ky λ = L 1 -L 2 =r 1 -r 2 =kλ V©n s¸ng 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 [...]... Giao thoa ánh sáng trắng 0,4m 0,76m 3. 3 Hiện tợng giao thoa do phản xạ Thí nghiệm của Lôi (Lloyd) Theo lý thuyết Vân sáng O M L1-L2=OI+IM-OM =k I Vân tối L1-L2=OI+IM-OM=(2k+1)/2 Thực tế ngợc lại Sau phản xạ đảo pha 2 = ( L1 L 2 ) + L1 của tia phản xạ di thêm /2 n1 Chỉ khi n2 > n1 n2 4 Giao thoa gây bởi các bản mỏng 4.1 Bản mỏng có bề dầy thay đổi -Vân cùng độ dy O Tia... ló của tia phản xạ từ đáy dới (đen) tấm trên giao thoa với tia phản xạ từ mặt d trên (đỏ) của tấm dới Hiệu quang lộ L1-L2 =2d+ /2 Vân sáng: L1-L2 =2d+ /2=k dT =k./2 dS = (2k-1)/4 Vân tối: L1-L2 =2d+/2=(2k+1) /2 ứng dụng: Kiểm tra độ phẳng của kính sai số 0,0 3- 0 ,0 03 m Vân tròn Niutơn Tia phản xạ từ tấm phẳng (xanh) v Tia phản xạ từ mặt cong cầu (đỏ) giao thoa với dk nhau: Vân tối : dk =k /2 Bán kính... rk 2 rk 2 Rd k = R k Vân sáng : dk =(2k-1) /4 4.2 Bản mỏng có bề dầy không đổi - Vân cùng độ nghiêng Tia ló của tia phản xạ từ đáy dới giao thoa với tia i1 phản xạ từ mặt trên của d, n tấm L = 2d ( n sin i1 ) 2 M 2 2 L=(2k+1)/2 Tối L=k Sáng Các vân giao thoa sáng tối l các vòng tròn đồng tâm d=const vân tuỳ thuộc vo i1 Vân cùng độ nghiêng 4 .3 ứng dụng hiện tợng giao thoa Khử phản xạ các mặt kính... (đỏ) giao thoa với tia i1 phản xạ từ mặt trên (xanh) i1 R M của tấm Hiệu quang lộ: B d n L1-L2=OB+n(BC+CM )-( OM+/2) i2 C = n(BC+CM)-RM-/2 RM=BM.sini1=2d.tgi2.sini1 BC = CM = d/cosi2 2d L = L 1 L 2 = n 2d.tgi 2 sin i1 cos i 2 2 sin i1 =n sin i 2 sin i1 sin i 2 = n 1 2 2 n sin i1 cos i 2 = n 2d 2 2 ( n sin i1 ) 2d.tgi 2 sin i1 = n cos i 2 2 2 L = 2d ( n sin i1 ) 2 Vân sáng: L1-L2 =k Vân tối: L1-L2... L=2dn=0/2 = d= 4n 4 d 0 trong chân không, trong lớp phủ n n = n tk ntk 0 =0,555m ánh sáng nhạy nhất Đo chiết suất chất lỏng v chất khí - Giao thoa d n kế Rê lây (Rayleigh) 0 2 ống đều đựng chuẩn Thay bằng chất cần đo n0 m dịch đi m khoảng vân n n= + n0 m = (n-n0)d d Đo chiều di - Giao thoa kế Maikenxơn Micheson M1 L=0 Vân trung tâm sáng P Dịch đi m khoảng vân O A P G1 M2 M2 2l = m l = m/2 l G Thí nghiệm... v = c Trong thời gian t1 trái đất đi đợc: AA=vt1 2 2 M1 t = 2l' = 2 l 2 + v t 1 t 2l (1 + 1 2 ) 1 1 c 4 c 2 c l' l' 2 Hiệu quang lộ 1=c(t1-t2)= l l A A Quay giao thoa kế đi 90o: 2- 1 = 2l 2 = l M1 Hệ thống vân dịch đi 2 =11m, 2 1 0-8 2 l l m= m=0 ,37 G1 Không đúng với TN c =3. 108m/s trong mọi hệ QC quán tính 2 A O P G2 M2 2 ... trung tâm sáng P Dịch đi m khoảng vân O A P G1 M2 M2 2l = m l = m/2 l G Thí nghiệm Maikenxơn 2 Chứng minh tiên đề Anhxtanh về vận tốc AS Giả thiết: Trái đất quay quanh mặt trời với vận tốc v Theo cơ học cổ điển vận tốc AS : dọc theo phơng chđộng của trái đất: c// = cv Vuông góc với phơng cđ của trái đất: c = c M1 O A P G1 AM1=AM2= l AM2// phơng chđộng M2 trái đất AM1 phơng chđộng trái đất G2 t1 thời . 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. thích h ợ p p hân p hối trên m ặ tS. 3. Giao thoa ánh sáng bởi 2 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. 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