Đang tải... (xem toàn văn)
Quang học Giáo trình, bài giảng dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)
TR NGăĐ IăH CăPH MăVĔNăĐ NG QUANG HỌC Biên soạn: ThS Nguyễn Đình Đức Tháng 5-2015 L UăHÀNHăN IăB QUANG HỌC TR NGăĐ IăH CăPH MăVĔNăĐ NG QUANG HỌC Dùngăchoăsinhăviênăs ăph m ngƠnhăV tălý Tháng 5-2015 QUANG HỌC 3 M cl c M Đ U Ch ng THUY T ĐI N T ỄNH SỄNG 1.1 S l c Thuy t Đi n t ánh sáng 1.2 Các đ i l ng tr c quang Ch 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 ng S ng S 12 13 18 21 25 34 40 43 48 GIAO THOA ÁNH SÁNG 53 53 58 59 64 67 NHI U X ÁNH SÁNG Nguyên lý Huygens-Fresnel Ph ng pháp đới c u Fresnel Nhi u x c a sóng c u qua v t c n khác Nhi u x c a sóng phẳng Cách tử nhi u x Bài t p ch ng Ch 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 ng S Nguyên lý chồng ch t S giao thoa - Nguồn k t h p Các ph ng pháp quan sát vân giao thoa Giao thoa b n m ng ng d ng hi n t ng giao thoa Bài t p ch ng Ch 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 ng QUANG HÌNH H C Các khái ni m c b n Các đ nh lu t nguyên lý c b n G ng phẳng, g ng c u L ng ch t phẳng, b n mặt song song, lăng kính Mặt c u khúc x , th u kính m ng H đồng tr c M t t t c a m t Các quang c dùng cho m t Bài t p ch ng Ch 70 72 74 76 80 88 PHÂN C C ÁNH SÁNG Ánh sáng t nhiên ánh sáng phân c c S phân c c ánh sáng ph n x khúc x - Đ nh lu t Brewster S phân c c ánh sáng l ng chi t Ánh sáng phân c c elip, phân c c tròn S quay mặt phẳng phân c c Bài t p ch ng 90 91 92 95 98 101 QUANG HỌC Ch ng S TÁN S C, S H P TH VÀ S TÁN X ÁNH SÁNG 6.1 6.2 6.3 6.3 S V S S tán s c ánh sáng n t c pha, v n t c nhóm h p th ánh sáng tán x ánh sáng Ch 102 104 107 109 ng B C X NHI T 7.1 B c x nhi t 7.2 Các đ nh lu t b c x c a v t đen t đ i 7.3 Thuy t l ng tử l ng c a Planck 7.4 ng d ng đ nh lu t b c x nhi t Bài t p ch ng Ch 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 ng LÝ THUY T H T V ÁNH SÁNG Hi n t ng quang n Thuy t l ng tử ánh sáng Hi n t ng quang n Hi u ng Compton Áp su t ánh sáng S phát quang Bài t p ch ng Ch 112 114 115 116 117 ng S L 118 120 122 123 125 126 128 C V LASER VÀ QUANG H C PHI TUY N 9.1 S l c v laser 9.2 Một s hi n t ng v quang h c phi n TƠi li u tham kh o 130 133 135 QUANG HỌC 5 M ăĐ U Quang h c lƠ ngƠnh khoa h c kh o sát vƠ gi i thích hi n t ng liên quan đ n ánh sáng (th y đ c vƠ không th y đ c) NgƠy nay, có s th ng nh t gi a b n ch t ánh sáng vƠ lo i sóng n t khác nên đ i t ng nghiên c u c a quang h c không d ng l i ánh sáng th y đ c (có b ớc sóng kho ng t 0,4m đ n 0,8 m) mà m rộng lo i sóng n t có b ớc sóng t ng n đ n dƠi; ngoƠi có nh ng ngƠnh nghiên c u s chuy n động c a dòng h t có s t ng t nh chùm tia sáng g i lƠ quang h c l ng tử, quang h c Newton NgƠnh quang h c phát tri n nh t hƠng trăm năm tr ớc công nguyên Có th chia lƠm giai đo n: Giaiăđo nă1:ă T ng i b t đ u tìm hi u v ánh sáng đ n có nh ng gi thuy t đ u tiên đ i: Đư có nh ng nghiên c u thô s v ánh sáng vƠ có nh ng hi u bi t c b n v quang hình h c Kho ng 350 năm tr ớc công nguyên, Aristote đư nghiên c u v hi n t ng khúc x ánh sáng nh ng mưi đ n năm 1630 Descarter thƠnh l p công th c c a đ nh lu t Giaiăđo nă2:ă B t đ u t có nh ng gi thuy t đ u tiên v b n ch t ánh sáng (th kỷ 17) đ n xác nh n đ c b n ch t n t c a ánh sáng (th kỷ 19) Có gi thuy t tồn t i đồng th i: - Thuy t phát x ánh sáng (gi thuy t đ u tiên v b n ch t ánh sáng) c a Newton (1642 - 1727): Theo Newton, ánh sáng lƠ nh ng dòng h t r t nh có tính ch t c h c, truy n với v n t c r t lớn Dùng gi thuy t nƠy, ông gi i thích hi n t ng ph n x , khúc x cách c h c Cũng theo thuy t nƠy, dòng h t ánh sáng vƠo môi tr ng ắđặt” h n nh thuỷ tinh, n ớc b môi tr ng nƠy hút, lƠm tăng v n t c Gi thuy t nƠy b đánh đỗ Foucault (1850) đo đ c v n t c ánh sáng môi tr ng khác - Thuy t sóng ánh sáng c a Huygens (1629-1695): Theo ông, ánh sáng gồm mặt sóng hình c u kh i đ u t nguồn vƠ lan truy n không gian, truy n tới đơu sinh mặt sóng th c p tới đó, bao hình mặt sóng th c p lƠ mặt sóng Thuy t nƠy gi i thích đ c hi n t ng ph n x , khúc x vƠ theo ông, mặt sóng truy n môi tr ng "đặt" h n v n t c truy n s nh h n Gi thuy t nƠy đư không đ c ý, mưi đ n th kỷ sau đ c cổ vũ nhi t li t gi i thích đ c hi n t ng giao thoa, nhi u x v.v Nh ng thuy t c a Huygens l i không gi i thích đ c hi n t ng phơn c c ánh sáng, hi n t ng nƠy cho th y sóng ánh sáng sóng ngang Đi u nƠy đ c Maxwell kh c ph c ông đ a thuy t n t ánh sáng (1864) Thuy t n t đ i xác nh n tính ch t sóng c a ánh sáng nh ng ch a nói QUANG HỌC đ n môi tr ng mang sóng y vƠ không gi i thích đ c tính v t ch t c a ánh sáng, nghĩa lƠ không gi i thích đ c hi u ng ánh sáng gơy nên Giaiăđo nă3:ă Đi sơu tìm hi u b n ch t ánh sáng vƠ m rộng hi u bi t v th giới v t ch t S đ i c a Thuy t l ng tử l ng c a Planck (1900) m đ u cho v t lý h c hi n đ i, khám phá nh ng qui lu t đặc thù c a th giới vi mô Ti p theo Planck, năm 1905, Einstein đ a thuy t l ng tử ánh sáng (thuy t photon) vƠ gi i thích đ c hi u ng ánh sáng gơy nên, ng i ta th y ánh sáng lƠ h t ch không ph i sóng Cũng t ngƠnh quang h c l ng tử đ i Thuy t l ng tử ánh sáng không h ph nh n thuy t n t ánh sáng Đi u đư đ c xác nh n công trình nghiên c u v s thăng giáng l ng tử c ng độ chùm sáng y u NgƠy thuy t n t ánh sáng vƠ thuy t l thuy t đ n nh t v b n ch t ánh sáng ng tử ánh sáng đ c coi lƠ hai Giai đo n phát tri n nh t c a quang h c hi n đ i có th k t ch t o đ c nguồn sáng có độ đ n s c cao vƠ công su t lớn lƠ laser Một s tính ch t c a môi tr ng nh chi t su t, h s h p thu v.v không ph thuộc vƠo nguồn sáng thông th ng nh ng với nguồn sáng m nh (c 108W/cm2 lớn h n) tính ch t nói c a môi tr ng ph thuộc ch y u vƠo c ng độ b c x qua Ph n quang h c nghiên c u hi n t ng mƠ tính ch t c a môi tr ng ph thuộc ch y u vƠo c ng độ b c x g i lƠ quang h c phi n S phát tri n c a v t lý laser vƠ quang h c phi n không nh ng đ a đ n nhi u ng d ng kỹ thu t mƠ dẫn đ n nhi u phát minh lƠm sáng t b n ch t ánh sáng QUANG HỌC Ch 7 ngă1 THUY T ĐI N T ÁNH SÁNG Thuyết Điện từ ánh sáng James Clerk Maxwell (1865) khẳng định b n chất điện từ ánh sáng sở so sánh tính chất giống sóng ánh sáng sóng điên từ Nội dung chương trình bày sơ lược thuyết điện từ ánh sáng, đ i lượng đơn vị trắc quang 1.1 THUY TăĐI NăT ăỄNHăSỄNG 1.1.1 S ăl căv ăthuy tăđi năt ăánhăsáng Sóng n t đ c đặc tr ng b i véct c ng độ n tr ng E vƠ t tr Các véct E H vuông góc vuông góc với ph ng H ng truy n sóng (nghĩa lƠ vuông góc với véct v n t c v ) Ba véct E , H v t o thƠnh tam di n thu n (hình 1-1) Tính ch t c a sóng n t : - Sóng ngang, E m không gian, E H bi n thiên tu n hoƠn theo th i gian - Ph n x , khúc x môi tr su t đ i với chúng - Gơy nên hi n t phơn c c - T i theo l ng v O ng giao thoa, nhi u x , H ng lan truy n Hình 1-1 Sóng ánh sáng lƠ lo i sóng n t có b n ch t n t nh m i b c x n t khác Th c nghi m ch ng t lan truy n, sóng ánh sáng đ u t i theo l ng Các hi n t ng giao thoa, nhi u x ch ng t ánh sáng có tính ch t sóng vƠ hi n t ng phơn c c cho th y sóng ánh sáng lƠ sóng ngang Trong chơn không, sóng ánh sáng truy n với v n t c v n t c sóng n t (3.108m/s) 1.1.2 Thangăsóngăđi năt N u s p x p sóng n t theo th t b ớc sóng gi m d n ta s đ c thang sóng n t có b ớc sóng liên t c t sóng vô n đ n tia hồng ngo i, ánh sáng th y đ c, tia tử ngo i, tia R vƠ tia gamma (hình 1-2) - Sóng vô n (sóng Hertz): Có b ớc sóng lớn h n vƠi mm đ n km Sóng vô n đ c t o máy phát sóng vô n - Tia hồng ngo i ( 0,76m 1000m): Do dao động phơn tử c a v t b nung nóng phát - Ánh sáng th y đ nguyên tử phát c (0,40m 0,76m): Do electron lớp ngoƠi c a -Tia tử ngo i: Do electron lớp sơu h n nguyên tử c a v t b nung nóng nhi t độ cao phát (trên 20000C) QUANG HỌC -Tia R (tia X; 0,01nm 100A0): Do electron nguyên tử phát lớp sơu nh t -Tia gamma ( 0,001nm) : Tia gamma phát trình bi n đổi bên h t nhơn nguyên tử (A0 ) 1012 T o PP vô n Sóng Hertz 10 10 108 106 104 102 Tia hồng ngo i Do electron vƠnh ngoƠi c a nguyên tử phát Do electron nằm lớp sơu h n phát Ễnh sáng th y đ Tia tử ngo i Tia R 10-2 Tia Do dao động phơn tử phát c Do electron nằm lớp sơu nh t nguyên tử phát Do h t nhơn nguyên tử phát phóng x Hình 1-2 1.2 CỄCăĐ IăL NGăTR CăQUANG 1.2.1 Dòngăquangănĕng Dòng quang qua di n tích d b t kỳ lƠ l di n tích đ n v th i gian ng l ng ánh sáng qua Xem nguồn sáng S phát ánh sáng đ n s c có b ớc sóng G i dQ lƠ l ng l ng ánh sáng truy n qua di n tích d th i gian dt Theo đ nh nghĩa, đ i l ng dP = dQ dt (1-1) đ c g i lƠ dòng quang qua di n tích d Trong h SI, đ n v đo dòng quang lƠ Watt (vi t t t lƠ W) N u nguồn S phát nhi u b c x đ n s c khác QUANG HỌC dQ dt dP = 9 1.2.2 Quang thông Dòng quang không cho ta bi t cách đ y đ c ng độ c a c m giác sáng gơy nên m t C ng độ c m giác sáng không nh ng ph thuộc vƠo độ lớn c a dòng quang mƠ ph thuộc vƠo độ nh y c a m t đ i với ánh sáng có mƠu s c khác nhau, chẳng h n dòng quang c a tia hồng ngo i vƠ tử ngo i dù lớn đ n đơu không gơy đ c c m giác sáng m nh mẻ, ng c l i ánh sáng mƠu l c ( =0,555m) s gơy nên c m giác sáng m nh c công su t c a không lớn l m Đ đặc tr ng cho dòng ánh sáng v tác d ng gơy nên c m giác sáng, ng i ta dùng đ i l ng lƠ quang thông Quang thông d tích c a dòng quang dP với h s V nƠo d = V dP (1-2) d g i lƠ quang thông c a chùm ánh sáng đ n s c qua di n tích d đ n v th i gian V ph thuộc vƠo g i lƠ hƠm s th ki n (hình 1-3) Quang thông toƠn ph n c a nguồn sáng đ V 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.70 0.76 m Hình 1-3 c tính công th c: 2 V dP 1 Trong 1 2 lƠ b ớc sóng giới h n c a mi n ánh sáng th y đ quang thông nh h n nhi u so với dòng quang V c Giá tr c a Tóm l i: Quang thông dòng quang đánh giá theo kh gây c m giác sáng mắt Đ n v c a lƠ lumen Đ i với ánh sáng l c = 0,555m m t nh y nh t nên l y V = 1; với 0,40m > > 0,76m V = 1.2.3 C ngăđ ăsáng a.ăGócăkh i Góc kh i d nhìn th y di n tích d t m S lƠ ph n không gian giới h n b i hình nón có đỉnh t i S vƠ có đ ng sinh t a chu vi c a d Tr s c a góc kh i đ c đo ph n di n tích giới h n hình nón c a mặt c u tơm S, bán kính đ nv 10 QUANG HỌC d d dn i S n x r Hình 1-4 Trong h SI, đ n v đo góc kh i lƠ stêradian (sr) Góc kh i ng với toƠn không gian lƠ 4 sr G i r lƠ kho ng cách t S đ n d, i lƠ góc gi a pháp n n c a d với Sx, hình chi u c a d mặt phẳng vuông góc với Sx dn (hình 1-4) Ta có: d d n Vì dn = d cosi nên d cos i r2 d b C ( )2 r ngăđ ăsángăc aăngu năđi m Gi sử nguồn m S phát quang thông d truy n góc kh i d Theo đ nh nghĩa, tỉ s I G i lƠ c = d d (1-3) ng độ sáng c a nguồn m S V y: Cường độ sáng nguồn điểm S theo phương đ i lượng vật lý có trị số quang thông truyền đơn vị góc khối nằm theo phương Đ n v đo c ng độ sáng lƠ candela (cd) C ng độ sáng c a cơy n n trung bình lƠ 1cd, bóng đèn dơy tóc 100W kho ng 128cd, mặt tr i kho ng 2,88.1027cd 1.2.4.ăĐ ăchói Xem di n tích nguyên t d c a nguồn sáng phát quang thông d theo ph ng Ox, t o với pháp n c a d góc i (hình 1-5) Theo đ nh nghĩa, đ i l ng: Bi d d d cos i (1-4) g i lƠ độ chói c a nguồn theo ph ng Ox d.cosi = dn lƠ hình chi u c a d lên mặt phẳng vuông góc với ph ng Ox QUANG HỌC 121 (8-4) lƠ công th c Einstein v hi n t ng quang n Đ i với electron nằm lớp sơu bên mặt kim lo i trình di chuy n t ngoƠi, chúng va ch m với ion kim lo i vƠ m t ph n lớn l ng đ c photon cung c p, động ban đ u c a electron nƠy b t s ph i nh h n động ban đ u c a electron b mặt kim lo i 8.2.4.ăGi iăthíchăcácăđ nhălu tăquangăđi n - Đ nhălu tă1: Theo (8-4), mu n hi n t ng quang n x y (electron b t kh i catod) photon c a ánh sáng tới ph i có l ng = h lớn h n hay công thoát A, nghĩa lƠ ph i có: h A hay h Đặt c hc A , suy A hc , ta có A 0 0 lƠ giới h n quang n c a kim lo i dùng lƠm catod - Đ nhălu tă2: Với chùm ánh sáng có kh gơy hi n t ng quang n s electron quang n b b t kh i mặt kim lo i đ n v th i gian tỉ l thu n với s photon đ n đ p vƠo mặt catod th i gian Mặt khác, s photon nƠy l i tỉ l với c ng độ chùm ánh sáng tới, c ng độ dòng quang n bưo hoƠ l i tỉ l thu n với s electron quang n b t kh i catod đ n v th ì gian Vì v y c ng độ dòng quang n bưo hoƠ tỉ l thu n với c ng độ c a chùm ánh sáng chi u vƠo catod - Đ nhălu tă3: T mv 02 max Ngoài ph = ng trình Einstein (8-4), suy : h - A = h( - 0) mv 02 max = eUh Do eUh = h( - 0) V y: động ban đ u c c đ i c a electron quang n ph thuộc vƠo t n s c a ánh sáng tới ch không ph thuộc vƠo c ng độ chùm ánh sáng 8.2.5.ă ngăd ngăc aăhi uă ngăquangăđi n Hi u ng quang n đ c ng d ng t bƠo quang n vƠ ng nhơn quang n, sử d ng rộng rưi kỹ thu t a.ăT ăbƠoăquangăđi năchơnăkhông 122 QUANG HỌC T bƠo quang n chơn không gồm bóng thuỷ tinh th ch anh đư hút h t không khí, có hai n c c: C c d ng A lƠ vòng dơy kim lo i đ c căng theo tr c bóng, c c ơm K lƠ lớp kim lo i đ c ph nửa thƠnh c a bóng C c ơm có th lƠm kim lo i khác tuỳ theo mi n b ớc sóng ánh sáng c n đo A vƠ K đ c n i vƠo nguồn n chi u có hi u n th t vƠi ch c đ n hƠng trăm volt Khi chi u ánh sáng thích h p vƠo c c ơm K dòng quang n xu t hi n (hình 3-3) Độ nh y c a t bƠo quang n chơn th đ t tới 10 15A/lm A K A V Hình 8-3 b.ă ngănhơnăquangăđi n Đ nơng cao h n n a độ nh y c a d ng c quang n, ng i ta ch ng nhơn quang n ng nhơn quang n có c u t o nh sau: A, K lƠ hai n c c K1, K2, K3 ầ lƠ n c c trung gian (hình 3-4) g i lƠ c c phát K1 - K K3 K2 A + Hình 8-4 Hi u n th gi a K1, K2, K3 ầ A với K tăng d n theo c p s cộng Gi sử l ng tử ánh sáng đ n ơm c c K lƠm b c electron, electron nƠy đ c tăng t c n tr ng gi a K vƠ K1, đ n K1 có động đ lớn đ lƠm b t s electron t K1 ra(g i lƠ s phát x electron th c p), electron nƠy đ c tăng t c đ n K2 , K3 v.vầ nên t i c c A có th nh n đ c tới hƠng tri u electron th c p bay đ n T l ng tử ánh sáng lƠm b c electron t i K, đ n A có tới hƠng tri u electron Nh v y ng nhơn quang n có tác d ng khuy ch đ i dòng quang n ng nhơn quang n hi n có tới 15 đ n 20 n c c vƠ có h s khuy ch đ i vƠo c 106 ậ 107 giúp ta đo đ c nh ng quang thông c c nh T bƠo quang n vƠ ng nhơn quang đ c dùng thi t b báo hi u ánh sáng, r le quang n, máy thu b c x v t lý h t nhơn vƠ nghiên c u quang phổ 8.3.ăHI Uă NGăQUANGăĐI NăTRONG Th c nghi m ch ng t r i sáng s ch t bán dẫn , electron b b c kh i v trí nh ng không thoát ngoƠi mƠ nằm ch t bán dẫn, đồng th i đ l i n i ắlỗ tr ng” Kh i bán dẫn trung hoƠ v n nh ng m t độ h t t i n vƠ độ linh động c a chúng đư thay đổi QUANG HỌC 123 V y d ới tác d ng c a ánh sáng, tính ch t dẫn n c a bán dẫn đư thay đổi: độ dẫn n tăng vƠ n tr gi m Đơy lƠ tượng quang điện hay gọi tượng quang dẫn + - D a hi n t ng quang dẫn, ng i ta ch t o d ng c quang tr Hình 8-5 bi u di n s đồ c a Hình 8-5 pin quang tr (LDR): Lớp bán dẫn có b dƠy kho ng 20m - 30m (th ng lƠm sêlen cađimi (SeCd) cadimi sunfit (CdS)) đ c ph đ cách n (bằng thuỷ tinh hay ch t dẻo) lƠ hai n c c , n k G vƠ lƠ nguồn pin m ch ngoƠi Khi bán dẫn ch a đ c r i sáng, m ch có dòng n r t bé g i lƠ dòng t i Khi r i ánh sáng thích h p độ dẫn n c a tăng lên, dòng quang n tăng theo theo c ng độ chùm tia tới vƠ hi u n th gi a hai n c c Độ nh y c a quang tr lớn h n độ nh y c a t bƠo quang n chơn không hƠng nghìn l n Pin quang tr dòng b o hoƠ Pin quang n lƠ d ng c bán dẫn đ c r i sáng s x y s t o hi u n th mƠ không c n hi u n th ngoƠi, cho phép bi n đổi tr c ti p quang thƠnh n ( pin quang n sử d ng lo i bán dẫn không đồng nh t) Pin mặt tr i lƠ pin quang n đ c sử d ng phổ bi n hi n Pin mặt tr i dùng lớp chuy n ti p nSi vƠ pSi, hi u su t c a pin mặt tr i có th đ t tới 20% F1 8.4.ăHI Uă NGăCOMPTON F2 8.4.1.ăThíănghi m Năm 1923, Comptom nghiên c u hi n t ng tán x tia X nguyên tử nhẹ S đồ thí nghi m đ c b trí nh hình 8-6 R A OD K Hình 8-6 Chùm tia X đ n s c b ớc sóng phát t đ i ơm c c c a ng tia X qua hai khe hẹp F1, F2 đ c hai chì dƠy Sau qua hai khe này, chùm tia X g n nh song song vƠ r i vƠo v t tán x A ch a nguyên tử nhẹ (kh i graphit paraphin) Một ph n chùm tia xuyên qua v t A, ph n l i b tán x đ c thu máy quang phổ tia X (gồm tinh th D vƠ kính nh K) K t qu thí nghi m: Trên kính nh ngoƠi v ch có b ớc sóng c a tia X tới th y v ch có b ớc sóng ’ > với cu ng độ nh h n Độ chênh l ch = ’ - tăng theo góc tán x nh ng không ph thuộc vƠo vƠ ch t tán x Th c nghi m thi t l p đ c s liên h gi a nh sau: 124 QUANG HỌC = 2c sin2 (8-5) Trong c lƠ s xác đ nh t th c nghi m c = 0,0241A0 g i lƠ b ớc sóng Compton 8.4.2.ăLỦăthuy tăv hi uă ngăCompton Hi u ng Compton không th gi i thích thuy t sóng ánh sáng nh ng d dàng gi i thích thuy t photon nh sau: Chùm tia X tới lƠ chùm h t photon, chúng va ch m với electron c a nguyên tử ch t tán x Trong trình đ nh lu t b o toƠn l ng vƠ b o toƠn xung l ng đ c tho mưn Gi sử photon tia X t n s tới theo ph ng OP vƠ va ch m đƠn hồi với electron t đ ng yên t i O (hình 8-7) Trong trình va ch m, photon đư b m t ph n l ng c a vƠ bi n thƠnh photon khác có t n s nh h n (b ớc sóng lớn h n) Sau va ch m, photon theo ph ng OQ, electron theo ph ng ON với v n t c v (th ng g i lƠ electron gi t lùi) Tr ớc va ch m electron có kh i l ch m có kh i l ng m, l ng mc2 với m = l ng h’ , xung l h + m0c2 ng h, xung l ng = Bình ph h c O h ' c ng P Q Hình 8-7 ng m0c2 Sau va m0 v2 c2 h Sau va ch m photon tán x có c h ' Theo đ nh lu t b o toƠn l c ng ta có: h’ + mc2 h h' c c mc m0c hay mv ng tỉnh m0, l 1 Photon tới có l N ng hai v ta có: h 2' h h '2 (mc ) (m0c) 2m0 h ( ' ) 2 c c c 2 Bi u di n xung l (a) ng c a photon tới vect OP , c a photon tán x lƠ OQ c a electron gi t lùi lƠ ON , theo đ nh lu t b o toƠn xung l OP OQ ON ng ta có: QUANG HỌC 125 Do ON2 = OP2 + OQ2 - 2OP.OQ.cos h h' , OQ , ON mv ta có: c c Với OP (mv)2 = ( l y (a) ậ (b) , ta đ h h' h' h cos ) ( )2 c c c c (b) c: h 2' (mc ) (mv ) (m0c) 2m0 h ( ' ) 2 (1 cos ) c Với m 2 v2 => m ( ) c m0 2 v c2 2 (c) 2 m 02 hay m (c - v ) = m0 c Thay vào (c) ta có: m0c2( - ’) thay (1 - cos) = 2sin2 c c ' Đặt c = hay = h’( - cos) vƠ chia hai v cho m0c’ ta có : h sin m0c h g i lƠ b ớc sóng Compton (c = 0,02426A0), ph m0c c c ' 2k sin = ’ - ng trình thƠnh: = c sin (8-6) K t qu tính toán (8-6) phù h p với th c nghi m (8-5), u khẳng đ nh s đ n c a thuy t l ng tử ánh sáng 8.5 ỄPăSU TăỄNHăSỄNG Khi quan sát chổi, Képler (1571 ậ 1630) đư cho ánh sáng mặt tr i gơy nên áp l c lên đám b i chổi lƠm b đẩy v phía sau thƠnh đuôi r t dƠi Theo quan m c a thuy t n t , Maxwell đư tính đ sóng n t tác d ng lên v t: p = E (1 R ) c đ i l ng E/c g i lƠ m t độ l r i sáng c áp su t p gơy b i (8-7) ng c a ánh sáng, R lƠ h s ph n x c a mặt đ c 126 QUANG HỌC Các tính toán c a Maxwell (1874) cho bi t nh ng ngƠy tr i n ng, áp su t ánh sáng mặt tr i gơy mặt đ t có tr s kho ng 4.10-3N/m2 Vi c xác nh n k t qu tính toán th c nghi m lƠ h t s c khó khăn Năm 1900 nhƠ bác h c Nga Lebedev đư ch t o đ c d ng c đặc bi t cho phép phát hi n vƠ đo đ c tr s c a áp su t ánh sáng Các phép đo c a Lebedev đư ki m nghi m l i công th c (8-7) với độ xác 20% Theo quan m c a thuy t l ng tử ánh sáng, áp su t lƠ k t qu c a s truy n xung l ng c a photon cho v t ph n x hay h p th ánh sáng Xét tr ng h p chùm ánh sáng đ n s c t n s chi u vuông góc lên v t G i E lƠ l ng c a N photon tới vuông góc đ n v di n tích b mặt c a v t 1giơy Ta có: E h N = Khi photon b h p th truy n cho mặt h p th xung l photon b ph n x xung l ng c a đổi chi u nghĩa lƠ bi n đổi t - h , truy n cho mặt ph n x xung l c l ng h ,n u c h thành c ng h c V y giơy, đ n v di n tích c a mặt h p th hoƠn toƠn nh n xung ng: N h E c c (8-8) Đơy lƠ áp su t dòng ánh sáng chi u vuông góc gơy b mặt v t h p th hoàn toàn V y pht = N h c E c Đ i với b mặt v t ph n x hoƠn toƠn, áp su t c a chùm ánh sáng chi u vuông góc bằng: ppx = 2N E h c c Tr ng h p mặt c a v t có h s ph n x R s N photon tới giơy s có NR photon b ph n x , (1 - R)N photon b h p th K t qu lƠ: p = K t h p với (8-8) ta có : (1 ậ N )N h h h 2RN N (1 R ) c c c QUANG HỌC 127 p = E (1 R ) c (8-9) Với v t su t hoƠn toƠn, photon không thay đổi xung l v t nên không gơy áp su t mặt v t ng truy n qua K t qu (8-9) thu đ c t thuy t l ng tử ánh sáng hoƠn toƠn phù h p với k t qu nghiên c u c a thuy t n t ánh sáng c a Maxwell 8.6 S ăPHỄTăQUANG 8.6.1.ăĐ nhănghĩa S phát quang c a ch t s phát nh ng b c x n t vùng ánh sáng th y đ c b c x nhi t c a v t nhi t độ có th i gian phát sáng lớn h n 10-10s Nh v y, s phát quang d ng phát x n hình t nhiên Một s ch t r n, l ng khí h p th l ng d ới d ng chúng có kh phát b c x n t có b ớc sóng vùng ánh sáng th y đ c hồng ngo i Ví d s phát sáng c a đom đóm, ph t khi b ion hoá không khí s ch t r n phát sáng đ c chi u sáng tia tử ngo i v.vầ 8.6.2.ăĐ căđi mă nhi t độ, b c x phát quang có c ng độ b c x lớn h n nhi u so với c ng độ b c x nhi t Th c nghi m cho th y nhi t độ phòng, nhi u ch t phát quang phát ánh sáng th y đ c tử ngo i, b c x nhi t không ch a ánh sáng th y đ c tử ngo i a b S phát quang c a ch t ti p t c kéo dƠi kho ng th i gian nƠo sau đ c kích thích Tuỳ theo ch t phát quang mƠ kho ng th i gian nƠy kéo dƠi t 10-10s cho đ n nhi u ngƠy Đi u nƠy cho phép phơn bi t s phát quang với s ph n x , tán x ánh sáng c B c x phát quang lƠ b c x riêng c a v t: Mỗi ch t phát quang có quang phổ riêng đặc tr ng Đi u nƠy cho phép phơn bi t s phát quang với b c x nhi t 8.6.3.ăCácăd ngăphátăquang a Căn c vƠo ph phát quang sau đơy: ng pháp kích thích phát quang, ng - Kích thích ánh sáng th y đ - Kích thích n tr n tr ng xoay chi u i ta phơn bi t d ng c hay tử ngo i g i lƠ quang phát quang ng g i lƠ n phát quang Ví d tinh th ZnS đặt - Kích thích va ch m c a chùm electron g i âm cực phát quang Ví d mƠn hình dao dộng ký n tử, mƠn hình tivi 128 QUANG HỌC - Do bi n đổi hoá h c bên v t g i lƠ hoá phát quang Ví d ph t pho, s sinh v t n ớc bi n b Căn c vƠo th i gian phát quang, ng i ta phơn bi t hai d ng sau đơy: - Sự huỳnh quang: có th i gian phát quang ng n (d ới 10-6s) - Sự lân quang: Có th i gian phát quang lớn (t 10-6s tr lên) BÀIăT PăCH 8.1 Giới h n đ c a hi n t NGă8 ng quang n đ i với vônfram lƠ 0,2750m Tính: a) Công thoát c a electron đ i với vônfram b) Năng l ng c c đ i c a quang electron b t kh i vonfram n u b c x chi u vƠo có b ớc sóng 0,1800m c) V n t c c c đ i c a quang electron ĐS: a) 4,5eV ; b) 22,39eV ; c) 9,1.105m/s 8.2 Công t i thi u đ b c electron kh i mặt kim lo i lƠ 1,88eV Dùng kim lo i lƠm catod cu t bƠo quang n a) Tính giới h n quang n c a kim lo i nói b) Gi sử quang electron b c kh i catod đ u b hút v anod vƠ c ng độ dòng quang n b o hoƠ đo đ c lƠ Ibh = 0,26mA Tính s electron b c kh i catod phút ĐS: a) 0,66m; b) 9,75.1015 electron/phút 8.3 Thí nghi m với t bƠo quang n, dòng quang n tri t tiêu có th hi u h m Uh Gi i thích t i ? Tính Uh tr ng h p catod cu t bƠo quang n có giới h n đ lƠ 6.10-5m, t n s ánh sáng kích thích lƠ 6.1014Hz ĐS: Ải i thích: Dòng quang điện triệt tiêu công c n lực điện trường động ban đầu quang electron: e U h = mvmax ; Uh = 8,18 V 8.4 Xác đ nh s Planck, bi t chi u b c x có t n s 2,19.10 15s-1 vào catod c a t bƠo quang n quang electron b gi l i b i th hi u hưm U = 6,5V, chi u b c x có t n s 4,6.1015s-1 quang electron b gi l i b i th hi u hưm U2 = 16,5V Bi t n tích electron lƠ -1,6.10-19C ĐS: h = 6,639.10-34j.s 8.5 Chi u ánh sáng đ n s c có b ớc sóng 1 =0,546m vƠo catod c a t bƠo quang n v n t c quang electron thoát kh i catod lƠ v1, với ánh sáng đ n s c có b ớc sóng 2=0,580m v n t c quang electron thoát kh i catod lƠ v2 với v1= 1,89v2 Tìm giới h n quang n c a kim lo i dùng lƠm catod ĐS: 0 = 0,618m QUANG HỌC 129 8.6 Chi u kali tia c c tím có b ớc sóng 2500A0 Bi t công thoát c a kali 2,21 eV a) Tính động c c đ i c a electron phát b) Gi sử photon chi u vƠo kali đ u gi i phóng electron vƠ c ng độ b c x tới lƠ 2W/m2 Tính s electron b c đ n v di n tích đ n v th i gian ĐS: a) 2,752 eV; b) 2,52.1018electron/m2,s 8.7 B ớc sóng ng n nh t c a tia R mƠ ng tia R có th phát lƠ 1A0 Hưy tính hi u n th gi a anod vƠ catod c a ng Coi v n t c ban đ u c a electron ĐS:12,41kV 8.8.Chi u ánh sáng đ n s c có b ớc sóng 4000A vào bari Các electron b c đ c u n cong theo quĩ đ o tròn có bán kính 20cm t tr ng Tính c ng độ t tr ng Cho công thoát c a bari lƠ 2,5eV ĐS: 1,31.10-5T 8.9.Một photon có l ng 1,03MeV tán x electron t đ ng yên (tán x Compton) tr thƠnh photon có b ớc sóng b ớc sóng Compton Tính: a) Góc tán x b) Động electron ĐS: a) 600; b) 0,518MeV 8.10 Một photon tia X có l ng 0,5 MeV bay đ n va ch m với electron t đ ng yên; electron thu đ c l ng 0,1 MeV Tìm b ớc sóng c a tia X tán x vƠ góc tán x (tán x Compton), bi t b ớc sóng Compton lƠ C = 0,0242A0 ĐS: x = 0,031A0; = 420 8.11.Ch ng t electron t photon tr ng thái nghỉ không th h p th hoƠn toƠn 8.12.Trong tán x Compton: photon tới đư truy n cho electron bia l ng c c đ i lƠ 45keV Tìm b ớc sóng c a photon ĐS: 9,39.10-2A0 130 QUANG HỌC Ch ngă9 S ăL TăV ăLASERăVÀăQUANGăH CăPHIăTUY N Laser viết tắt từ cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (khuếch đ i ánh sáng phát x kích thích) Bức x laser chùm song song có độ đơn sắc cao công suất lớn Thông thường, chiếu chùm chùm sáng laser có cường độ đủ m nh qua môi trường vật chất làm biến đổi tính chất quang học hệ vật chất môi trường Quang học phi tuyến nghiên cứu tượng làm biến đổi tính chất quang học hệ vật chất có diện ánh sáng cường độ cao truyền qua Nội dung chương trình bày sơ lượt nguyên tắc ho t động laser số tượng quang học phi tuyến 9.1.ăS ăL TăV ăLASER 9.1.1.ăNh ngăkháiăni măc ăb n a.ăS ăphátăx ăt ăphátăvƠăphátăx ăc ngăb c Khi nguyên tử tr ng thái c b n (v l ng) E1 h p th photon có l ng h đ đ chuy n lên tr ng thái kích thích E2; nguyên tử tr ng thái kho ng th i gian r t ng n (10-8s) sau t động chuy n v tr ng thái c b n phát photon có l ng h = E2 - E1 Quá trình nƠy g i lƠ phát x tự phát S phát x t phát c a nguyên tử phát nh ng b c x không k t h p; s chuy n m c l ng c a nguyên tử th i m khác c a nguyên tử khác th i m không liên h Khi nguyên tử tr ng thái kích thích E2, b tác d ng b i photon có l ng h = E2 - E1 buộc ph i chuy n v tr ng thái c b n có l ng E1 lúc nguyên tử phát photon có l ng h = E2 - E1 Quá trình g i phát x cưỡng hay phát x c m ứng Nh v y s phát x c ng b c xãy có tác d ng c a n tr ng T n s , độ phân c c pha c a b c x c ng b c trùng với đặc tr ng c a b c x tác d ng lên nguyên tử V y b c x c ng b c b c x k t h p Đặc m c a b c x c ng b c làm c s cho ho t động c a laser b.ăS ăh păth ăơm G i N1 lƠ m t độ nguyên tử tr ng thái có l ng E1, N2 lƠ m t độ nguyên tử tr ng thái có l ng E2 Trong ch ng 6, có công th c (6-12) c a đ nh lu t Bouger v s h p th ánh sáng, h s h p th k tỉ l với hi u s (N1 ậ N2) V y n u N1 > N2 k > I < I0 nghĩa lƠ môi tr ng h p th ánh sáng N u N2 > N1 k < 0, I > I0 nghĩa lƠ môi tr ng s khu ch đ i ánh sáng qua Trong tr ng h p nƠy ta nói môi tr ng có hệ số hấp thụ âm Mu n có môi tr ng nh v y ph i cách nƠo lƠm cho s nguyên tử tr ng thái kích thích N2 lớn h n s nguyên tử tr ng thái c b n N1 đ có th x y phát x kích thích Môi tr ng có s phơn b nguyên tử nh th g i lƠ môi tr ng có mật độ định xứ đ o hay g i lƠ môi trường ho t động Quá trình chuy n h lên tr ng thái có m t độ đ nh x đ o g i lƠ "b m" Có th b m h ph ng pháp quang h c, n tr ng v.v QUANG HỌC 131 9.1.2.ăNguyênăt căho tăđ ng c aălaser C n ph i có yêu c u sau: - Có môi tr ng ho t động (có m t độ đ nh x đ o) nh ph ng ti n truy n l ng đ n môi tr ng đ cho ph n lớn nguyên tử tr ng thái l ng cao h n tr ng thái c b n Nguồn l ng vƠo có kh gơy đ o ng c m t độ đ c g i lƠ b m (pumping) Các laser khí th ng đ c b m s phóng n gi a n c c khí đó; laser ch t mƠu th ng đ c b m laser khác; laser tinh th r n th ng đ c b m ánh sáng không đồng pha (chẳng h n đèn chớp hồ quang xenon) - Khi đư có đ c môi tr ng với m t độ đ nh x đ o, c n có h th ng ph n hồi quang h c đ Hình 9-1 tăng b c x kích thích vƠ khử b c x t phát Môi tr ng ho t động Nguồn nuôi (năng l ng b m vƠo Mu n v y, ng i ta dùng h hai g ng ph n x vùng b kích thích) g i lƠ hộp cộng hưởng quang học (hình 9-1) Hai G ng ph n x toƠn ph n đ u đ ng c a chùm sáng ng i ta đặt hai G ng bán m b c Tia laser g ng ph n x lƠm cho ánh sáng ph n x qua l i môi tr ng ho t động nhằm tăng hi u su t khu ch đ i ánh sáng, g ng ph n x hoàn toàn vƠ g ng bán m b c cho ph n ánh sáng truy n qua Các photon bay theo tr c c a g ng va ph i nguyên tử khác, kích thích eletron nguyên tử nƠy r i xu ng ti p, sinh thêm photon t n s , pha vƠ h ớng bay, t o nên ph n ng dơy chuy n khuy ch đ i dòng photon Một ph n chùm photon b ph n x t i g ng vào môi tr ng ho t động, ph n l i truy n qua g ng vƠ ngoƠi t o thƠnh chùm tia laser v.v Hộp cộng h ng không nh ng lƠm cho laser ho t động mƠ lƠm cho tia laser phát có h ớng xác đ nh - Ngoài ra, mu n trì ho t động c a laser c n ph i ch n h s ph n x c a g ng bán m b c thích h p đ độ khu ch đ i c a b c x c ng b c lớn h n giá tr nƠo g i lƠ ngưỡng phát H s ph n x cƠng bé cƠng lƠm m t nhi u photon môi tr ng ho t động 9.1.3 Các tínhăch tăchungăc aălaser - Độ đ nh h ớng cao: Chùm tia laser h u nh lƠ chùm song song, kh chi u xa hàng nghìn km mà không b phơn tán - Độ đ n s c r t cao: Chùm sáng có mƠu (hay b ớc sóng) nh t Do v y chùm laser không b tán x qua mặt phơn cách c a hai môi tr ng có chi t su t khác Đơy lƠ tính ch t đặc bi t nh t mƠ không nguồn sáng nƠo có 132 QUANG HỌC - Tính đồng c a photon chùm tia laser: Có kh phát xung c c ng n: c mili giơy (ms), nano giơy, pico giơy; cho phép t p trung l ng tia laser c c lớn th i gian c c ng n 9.1.4.ăNh ngă ngăd ngăc ăb năc aălaser Do có nh ng tính ch t đặc bi t nh nên laser đ nhi u lĩnh v c khác nhau: c ng d ng rộng rưi - Đo nh ng kho ng cách v t th xa (đo kho ng cách t trái đ t đ n hƠnh tinh vƠ kho ng cách gi a hƠnh tinh vũ tr v.v ) - Thi t l p dẫn đ ng cho tên lửa, bôm v.v - Thông tin liên l c - Công nghi p nặng (hƠn c t kim lo i) - Công nghi p ch t o vũ khí - C i t o gi ng - Chẩn đoán, u tr b nh, phẩu thu t y h c v.v 9.1.4.ăCácălo iălaser a Laserăch tăr n Có kho ng 200 ch t r n có kh dùng lƠm môi tr s lo i laser ch t r n thông d ng nh : ng ho t ch t laser Một -YAG-Neodym (ho t ch t lƠ Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% Neodym, có b ớc sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngo i g n Có th phát liên t c tới 100W phát xung với t n s 1.000-10.000Hz; - Hồng ng c (Rubi): ho t ch t lƠ tinh th Alluminium có g n nh ng ion chrom, có b ớc sóng 694,3nm thuộc vùng đ c a ánh sáng tr ng - Bán dẫn: lo i thông d ng nh t lƠ diot Gallium Arsen có b ớc sóng 890nm thuộc phổ hồng ngo i g n b Laserăch tăkhí - He-Ne: ho t ch t lƠ khí Heli vƠ Neon, có b ớc sóng 632,8nm thuộc phổ ánh sáng đ vùng nhìn th y, công su t nh t đ n vƠi ch c mW Trong y h c đ c sử d ng lƠm laser nội m ch, kích thích m ch máu - Argon: ho t ch t lƠ khí argon, b ớc sóng 488 vƠ 514,5nm - CO2: b ớc sóng 10.600nm thuộc phổ hồng ngo i xa, công su t phát x có th tới megawatt (MW) Trong y h c ng d ng lƠm dao mổ c Laserăch tăl ng Môi tr ng ho t ch t lƠ ch t l ng, hi n có ba lo i laser l ng: Laser chelate h u c - đ t hi m, laser vô c oxyd chloride - neodym - selen, laser màu (dye laser); thông d ng nh t lƠ laser mƠu QUANG HỌC 133 9.2 M TăS ăHI NăT 9.2.1.ăHi năt NGăV ăQUANGăH CăPHIăTUY N ngăt ăh iăt ăc aăchùmătiaăsáng Đi n tr ng m nh c a b c x laser nh h ng đ n s n môi, nh h ng đ n chi t su t c a môi tr ng Th c nghi m vƠ lý thuy t cho th y chi t su t c a môi tr ng ph thuộc vƠo bình ph ng c ng độ n tr ng c a sóng tới n n1 n E02 (9-1) n1 lƠ chi t su t th ng, đặc tr ng cho tính ch t quang h c c a môi tr ng c ng độ chùm tia sáng đ nh , s h ng n E 02 mô t s thay đổi c a n d ới tác d ng c a chùm tia sáng có công su t lớn, n2 đặc tr ng cho tính ch t phi n c a môi tr ng C ng độ c a chùm tia sáng th c b t kỳ phơn b không đ u ti t di n ngang c a chùm, th ng c ng độ c c đ i g n tr c c a chùm tia gi m d n xa tr c Do chi t su t c a môi tr ng gi m d n t tr c ngoài, nghĩa v n t c truy n ánh sáng tăng d n n i xa tr c Vì v y tr ớc vào môi tr ng mặt sóng phẳng trình truy n môi tr ng mặt sóng tr thành cong Do chùm tia sáng truy n môi tr ng s t hội t môi tr ng gi ng nh th u kính hội t (hình 9-2) Chùm tia sáng có đ ng kính D vào môi tr ng phi n tính s x y t hội t kho ng cách l0 môi tr ng sau truy n d ới d ng s i sáng m nh Ng i ta có th tính g n l0 theo D Trong th c nghi m, ng i ta nghiên c u hi n t ng t hội t c a chùm tia sáng ch y u ch t l ng nh cacbon sunfua, nitrobezen, benzen v.v Nh ng s i sáng quan sát đ c có đ ng kính kho ng t 30m - 50m Với chùm tia laser, ng i ta th y không t hội t thƠnh s i sáng m nh mƠ t p h p s i sáng m nh có đ ng kính 2m - 5m vƠ n tr ng c a sóng ánh sáng t i có th đ t đ n 3.107 4.107 V/cm Hi n t ng t hội t c a chùm tia sáng s t o nên nhi t độ r t cao có th đ dùng đ gơy nên ph n ng nhi t h t nhơn có u n 9.2.1.ăS ăh păth ănhi uăphoton S h p th ánh sáng có t n s x y l ng h c a photon tới có độ lớn hi u l ng c a hai m c kh dĩ E2 - E1 nguyên tử hay phơn tử c a ch t (E1 lƠ m c l ng c b n, E2 lƠ m c l ng kích thích) h0 = E2 - E1 (9-2) 134 QUANG HỌC Nh v y t ng tác s có photon b h p th Th c nghi m ch ng t s h p th photon b i h nguyên tử hay phơn tử với photon có c ng độ y u Khi chi u chùm laser có c ng độ đ lớn có th x y s h p th nhi u photon Khi đó: nh = E2 - E1 với n = 1, 2, 3, nguyên tử có th h p th đồng th i 2, 3, photon đ chuy n lên m c l ng kích thích E2 (hình 9-3) Tuy nhiên, c n ph i ch n t n s thích h p c a laser ng c l i, ph i ch n môi tr ng thích h p cho laser có t n s đư xác đ nh N u môi tr ng mà có th x y s h p th photon h0 với h0 = E2 - E1 c a chùm ánh h sáng tr ng chi u qua chi u chùm laser đ m nh có t n s chùm ánh sáng tr ng qua, chùm h ánh sáng tr ng b h p th b i hai t n s 1 0 với 1 = 0 - Nh v y s có mặt c a photon h c a chùm Hình 9-3 ánh sáng m nh, phơn tử/nguyên tử c a môi tr ng đư h p th đồng th i hai photon có t n s khác 1 th a mưn h th c: h0 = h1 + h = E2 - E1 E2 E1 (9-3) 9.2.2.ăHi uă ngăquangăđi nănhi uăphoton Trong tr ng ánh sáng m nh có th x y nhi u photon t ng tác với nguyên tử Do đó, nguyên tử không b ion hóa b i b c x có l ng h > Eion mà có th b ion hóa với b c x có l ng h < Eion nh ng l ng nh > Eion với n = 1, 2, 3, Tr ng h p nƠy ta có hi u ng quang n nhi u photon NgƠy nay, với kỹ thu t laser ng i ta có th thu đ c s ion hóa khí tr với 6, photon với ánh sáng ph i có c ng độ t 8.106 -> 1,5.107V/cm 9.2.3.ăHi năt ngănhơnăt năs Khi chùm tia laser có công su t lớn b tán x ch t l ng tinh th , ng i ta th y ánh sáng tán x , ngoƠi ánh sáng tới có t n s quan sát đ c ánh sáng có t n s 2, 3, g i lƠ hi n t ng nhơn t n s QUANG HỌC 135 TÀIăLI UăTHAMăKH O Huỳnh Hu , Quang học, NhƠ xu t b n Giáo d c, 1981 Đặng Th Mai, Quang học, NhƠ xu t b n Giáo d c, 1998 L ng Duyên Bình, Vật lý đ i cương tập 3, NhƠ xu t b n Giáo d c, 2000 Đặng Th Mai, Nguy n Phúc Thu n, Bài tập Vật lý đ i cương, tập 2, Nhà xu t b n Giáo d c, 2001 Ronal Gautreau-William Savin, Vật lý đ i (lý thuyết tập), b n d ch c a Ngô Phú An vƠ Lê Băng S ng, NhƠ xu t b n Giáo d c, 2007 ...2 QUANG HỌC TR NGăĐ IăH CăPH MăVĔNăĐ NG QUANG HỌC Dùng cho sinh viên s ăph m ngƠnhăV tălý Tháng 5-2015 QUANG HỌC 3 M cl c M Đ U Ch ng THUY T ĐI N T ỄNH... dòng quang qua di n tích d Trong h SI, đ n v đo dòng quang lƠ Watt (vi t t t lƠ W) N u nguồn S phát nhi u b c x đ n s c khác QUANG HỌC dQ dt dP = 9 1.2.2 Quang thông Dòng quang không cho. .. khác gi a sóng ơm vƠ sóng n t 12 QUANG HỌC Chương QUANG HÌNH HỌC Quang hình học phần lý thuyết sử dụng phương pháp gần kh o sát cấu t o hình nh vật qua quang cụ dựa định luật nguyên lý truyền