L 2 Đ 4. Nhieóu xaù aựnh saựng I. Hieọn tửụùng nhieóu xaù aựnh saựng L 1 S S L 1 Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng lệch khỏi phương truyền thẳng khi truyền qua các vật cản Nguyên lý Huygen - Fresnel 1- Nguyên lý Huygen: • Bất kỳ một điểm nào nhận được sóng ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó. 2- Đònh đề Fresnel Biên độ và pha dao động của các nguồn thứ cấp chính là biên độ và pha dao động do nguồn sáng thực gây ra tại vò trí của các nguồn thứ cấp đó. Phương pháp đới cầu Fresnel Phương pháp đới cầu Fresnel cho phép ta tính cường độ sáng tại M M k 2 kb λ + ∑ k O R ∑ 1 M b B H r k 2 b λ + M 1 ∑ 1 2 b λ + 2 2b λ + 2 M ∑ 2 Diện tích của mỗi đới cầu: λ + π≈∆ bR b.R S Bán kính của đới cầu thứ k: λ + = bR b.R k k r (k = 1, 2, 3, 4, …) Cường độ sáng tại M: 2 n001 2 M0M 2 E 2 E EI       ±== Chọn dấu + nếu n lẻ Chọn dấu - nếu n chẵn II. Nhiễu xạ Fresnel (gây bởi sóng cầu) 1. Nhiễu xạ ánh sáng qua lỗ tròn Chùm sáng đơn sắc, bước sóng λ, truyền từ nguồn S qua màn chắn có lỗ tròn, bán kính r. Nếu bán kính lỗ tròn thỏa mãn công thức: λ bR b.R nr + = thì lỗ tròn chứa n đới cầu S r M R b Màn quan sát ở sau và song song màn chắn. Điểm M ở trên trục lỗ tròn và màn quan sát Theo phương pháp đới cầu Fresnel, cường độ sáng tại M là: 2 n001 M 2 E 2 E I       ±= * Nếu không có màn chắn giữa nguồn S và màn: 0 2 01 Mn0 I 4 E I0E,n ==⇒→∞→ * Nếu có màn chắn giữa nguồn S và màn: 0 2 n001 M I 2 E 2 E I >       += + n lẻ: : điểm M sáng + n chẵn: 0 2 n001 M I 2 E 2 E I <       −= : điểm M tối Khi lỗ tròn chứa 1 đới cầu Fresnel đầu tiên thì cường độ sáng tại điểm M là: ( ) 0 2 01M1 I4EI == : điểm M sáng nhất. Khi lỗ tròn chứa 2 đới cầu Fresnel đầu tiên thì cường độ sáng tại điểm M là: 0 2 2 E 2 E M2 I 0201 ≈−=       : điểm M tối nhất Khi lỗ tròn chứa 3 đới cầu Fresnel đầu tiên thì cường độ sáng tại điểm M là M I EE M II 1 2 22 30 0301 <+=<             : điểm M sáng Khi lỗ tròn chứa 4 đới cầu Fresnel đầu tiên thì cường độ sáng tại điểm M là : điểm M tối M I EE M II 2 2 22 40 0401 >−=>             Khảo sát cường độ sáng tại điểm M S r M R b Lỗ tròn chứa 3 đới cầu Điểm M sáng 2. Nhiễu xạ ánh sáng qua đóa tròn Chùm sáng đơn sắc, bước sóng λ, truyền từ nguồn S qua một đóa tròn, bán kính r. Nếu bán kính đóa tròn thỏa mãn công thức: λ bR b.R kr + = thì đóa tròn che k đới cầu đầu tiên S r R Màn quan sát ở sau và song song đóa tròn. Điểm M ở trên trục đóa tròn và màn quan sát M b 1k + 2k + [...]... hẹp, chùm sáng bò nhiễu xạ ϕ b Chùm sáng nhiễu xạ cũng song song E M ϕ f F Chùm nhiễu xạ theo phương ϕ giao nhau tại M trên mặt tiêu TK L * Phương nhiễu xạ ϕ để có cực đại hay cực tiểu: * Xét phương nhiễu xạ ϕ = 0 Các nguồn sóng thứ cấp có cùng biên độ và pha dao động L E b F Các dao động sáng do các nguồn thứ cấp trên khe hẹp gởi đến F đồng pha nên cường độ sáng tại F rất lớn Điểm F rất sáng ⇒ Theo... cường độ sáng 2 2 tại M là:  E 0( k +1) E 0 n   E 0( k +1)  IM =   2 ± k+2 k +1 r S R  ≈ 2   2  ≠0  Đóa tròn che 3 đới cầu M b Điểm M ln ln sáng Ảnh nhiễu xạ gây bởi sóng cầu qua lỗ tròn Ảnh nhiễu xạ gây bởi sóng cầu qua đóa tròn III Nhiễu xạ Fraunhofer (gây bởi sóng phẳng) L1 S Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng qua một lỗ tròn 1 Nhiễu xạ ánh sáng qua một khe hẹp * Thí nghiệm Chùm sáng đơn sắc... ảnh nhiễu xạ được quan sát trên màn cách khe một khoảng D: E x = OM = D.tgϕ M sin ϕ x ϕ O D sin ϕ x = D 1 − sin 2 ϕ hay x = D sin ϕ nếu ϕ < 10 o I sin ϕ = k sin ϕ λ b Nếu b → λ thì sin ϕ = k Khi k = 1 thì ϕ = π 2 E M x ϕ O D Cực tiểu nhiễu xạ bậc 1 ⇒{ →∞ Cực đại giữa chiếm toàn bộ màn ảnh Trên màn ảnh chỉ có 1 vết sáng mờ I §5 Nhiễu xạ ánh sáng qua N khe hẹp và cách tử nhiễu xạ 1 Nhiễu xạ ánh sáng. .. khe hẹp Chiếu chùm tia sáng đơn sắc song song vuông góc với N khe hẹp rộng b, cách ϕ b đều nhau một khoảng d Sau khi qua các khe, d ánh sáng bò nhiễu xạ Chùm sáng nhiễu xạ cũng là chùm song song Ảnh nhiễu xạ được quan sát trên màn E đặt tại mặt phẳng tiêu của thấu kính hội tụ L Xét chùm nhiễu xạ theo phương ϕ E L M ϕ f F a Điều kiện để có cực đại, cực tiểu sin ϕ L E Cực tiểu nhiễu xạ gây bởi mỗi khe ϕ... ϕ ϕ F I f + Do vò trí ảnh nhiễu xạ không phụ thuộc vò trí của khe nên tất cả các khe đều cho ảnh nhiễu xạ trùng nhau sin ϕ L E Cực tiểu chính ϕ ϕ ϕ F I f Phương nhiễu xạ ϕ thỏa mãn: sin ϕ = k λ b với: (k = ±1, ± 2, ) tất cả các khe đều cho cực tiểu gọi là cực tiểu chính + Ngoài nhiễu xạ gây bởi các khe còn có giao thoa gây bởi các khe kế tiếp ϕ - Hiệu quang lộ của các tia sáng từ 2 khe kế tiếp gởi... ϕ 3λ / b 2λ / b I λ/b O −λ/b − 2λ / b − 3λ / b Nhận xét về đồ thò: + Cường độ sáng của cực đại giữa lớn hơn nhiều lần so với cường độ sáng của các cực đại khác + Bề rộng cực đại giữa bằng hai lần bề rộng các cực đại khác + Vò trí ảnh nhiễu xạ không phụ thuộc vò trí của khe * Vò trí cực đại hay cực tiểu: + Nếu ảnh nhiễu xạ được quan sát trên m.p tiêu của TK hội tụ có tiêu cự f: L x = OM = f tgϕ sin... 2 sin ϕ b a = 2b sin ϕ λ Các tia sáng từ hai dãy hẹp kề nhau có hiệu quang lộ bằng λ/2 nên dao động sáng do hai dãy kề nhau gây ra tại điểm M đối pha nhau và khử lẫn nhau Do đó: + Để có cực tiểu nhiễu xạ: m = 2k λ 2b sin ϕ * Cực tiểu: = 2k ⇒ sin ϕ = k b λ (k = ±1, ± 2, ) k ≠ 0 + Để có cực đại nhiễu xạ: m = 2k+1 2b sin ϕ k + 1λ * Cực đại: = 2k + 1 ⇒ sin ϕ =   λ  2 b (k = +1, ± 2, ) k ≠ 0,−1 *... F * Xét phương nhiễu xạ ϕ≠0 Để xác đònh cường độ sáng tại M, ta dùng phương pháp đới cầu L E M ϕ ϕ b f F ∑0 ∑1 ∑2 ∑3 ∑4 Vì M ở xa vô cùng nên các mặt cầu Σ0, Σ1, Σ2,…là các mặt phẳng và chúng chia khe thành các dãy hẹp Bề rộng mỗi dãy hẹp: b a a ϕ a Mỗi dãy hẹp có thể coi như một nguồn sóng thứ cấp Số dãy hẹp có trên khe là: a λ2 Σ0 Σ1 Σ2 Σ3 m= λ a= 2 sin ϕ b a = 2b sin ϕ λ Các tia sáng từ hai dãy...  2 d  Tại điểm đó, hiệu quang lộ của các tia từ 2 khe kế tiếp gởi đến có giá trò: 1  L2 − L1 = d sin ϕ =  k + λ 2  Vì hiệu quang lộ thỏa mãn điều kiện cực tiểu giao thoa nên hai tia đó khử lẫn nhau Tuy nhiên, điểm M có thể sáng hay tối phụ thuộc số khe N: Nếu N = 2, do động do hai khe gửi tới khử lẫn nhau nên điểm M tối, gọi là cực tiểu phụ L E 2λ d M λ d ϕ d ϕ ϕ f k + 1 λ L 2 − L1 =  ... xạ gây bởi các khe còn có giao thoa gây bởi các khe kế tiếp ϕ - Hiệu quang lộ của các tia sáng từ 2 khe kế tiếp gởi đến điểm M: L 2 − L1 = d sin ϕ Nếu: d ϕ L 2 − L1 = kλ L 2 − L1 thì tại M có cực đại giao thoa, gọi là cực đại chính: sin ϕ = k λ d với: (k = 0, ± 1, ± 2, ) λ λ Do: d > b ⇒ < d b nên giữa 2 cực tiểu chính có nhiều cực đại chính λ λ d = 2b ⇒ = 2 b d sin ϕ L E ϕ ϕ d ϕ f L 2 − L1 = kλ Cực . saựng L 1 S S L 1 Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng lệch khỏi phương truyền thẳng khi truyền qua các vật cản Nguyên lý Huygen - Fresnel 1- Nguyên lý Huygen: • Bất kỳ một điểm nào nhận được sóng ánh sáng. cầu qua lỗ tròn Ảnh nhiễu xạ gây bởi sóng cầu qua đóa tròn III. Nhiễu xạ Fraunhofer (gây bởi sóng phẳng) S L 1 Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng qua một lỗ tròn 1. Nhiễu xạ ánh sáng qua một khe hẹp *. …) Cường độ sáng tại M: 2 n001 2 M0M 2 E 2 E EI       ±== Chọn dấu + nếu n lẻ Chọn dấu - nếu n chẵn II. Nhiễu xạ Fresnel (gây bởi sóng cầu) 1. Nhiễu xạ ánh sáng qua lỗ tròn Chùm sáng đơn sắc,