22 câu hỏi trong đề thi vật lí 1

26 15 0
  • Loading ...
1/26 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 29/11/2018, 15:43

Ñònh luaät Descartes thöù nhaát:=> Tia phaûn xaï vaø tia khuùc xaï ôû trong maët phaúng tôùi.Ta ñöa vaøo vectô ñôn vò tieáp tuyeán vôùi maët phaân caùch vaø naèmtrong maët phaúng tôùi:=> k T k T k T     . . . 1 2 1  vôùi 1 1 1 k k nc vaø 22knc Ñònh luaät Descartes thöù hai:Goùc tôùi vaø goùc phaûn xaï baèng nhau 11iiGoùc khuùc xaï vaø goùc tôùi thoûa: 2 2 1 1 n sin i  n sin iGhi chuù: tia phaûn xaï ñoái xöùngÑònh luaät Descartes thöù nhaát:=> Tia phaûn xaï vaø tia khuùc xaï ôû trong maët phaúng tôùi.Ta ñöa vaøo vectô ñôn vò tieáp tuyeán vôùi maët phaân caùch vaø naèmtrong maët phaúng tôùi:=> k T k T k T     . . . 1 2 1  vôùi 1 1 1 k k nc vaø 22knc Ñònh luaät Descartes thöù hai:Goùc tôùi vaø goùc phaûn xaï baèng nhau 11iiGoùc khuùc xaï vaø goùc tôùi thoûa: 2 2 1 1 n sin i  n sin iGhi chuù: tia phaûn xaï ñoái xöùngÑònh luaät Descartes thöù nhaát:=> Tia phaûn xaï vaø tia khuùc xaï ôû trong maët phaúng tôùi.Ta ñöa vaøo vectô ñôn vò tieáp tuyeán vôùi maët phaân caùch vaø naèmtrong maët phaúng tôùi:=> k T k T k T     . . . 1 2 1  vôùi 1 1 1 k k nc vaø 22knc Ñònh luaät Descartes thöù hai:Goùc tôùi vaø goùc phaûn xaï baèng nhau 11iiGoùc khuùc xaï vaø goùc tôùi thoûa: 2 2 1 1 n sin i  n sin iGhi chuù: tia phaûn xaï ñoái xöùng 1 Các định luật Descartes * Đònh luật Descartes thứ nhất: => Tia phản xạ tia khúc xạ mặt phẳng tới Ta đưa vào vectơ đơn vò tiếp tuyến với mặt phân cách nằm mặt phẳng tới:       k '1 T  k T  k1 T => với k1  k '1  n1  c vaø k2  n2  c * Đònh luật Descartes thứ hai: Góc tới góc phản xạ i '1  i1 Góc khúc xạ góc tới thỏa: n2 sin i  n1 sin i1 Ghi chuù: tia phản xạ đối xứng với tia tới qua pháp tuyến lưỡng chất Hệ số phản xạ truyền qua biên độ, trường hợp góc tới không '  E 01  r12( E ) E 01   E 02   12( E ) E 01 với với r12( E )   12( E )  n1  n2 n1  n2 2n1 n1  n2 : hệ số phản xạ : hệ số truyền qua Trong trường hợp môi trường suốt, chiết suất n1 n2 thực hệ số r12( E )  12( E ) đại lượng thực   12( E ) luôn dương: thay đổi pha truyền qua  r12( E ) âm dương  Nếu n1 > n2: phản xạ không gây lệch pha  Nếu n1 < n2: phản xạ gây lệch pha π ( e i  1 ) Ghi chú:  Sóng phản xạ truyền qua giữ nguyên tính phân cực sóng tới  Các hệ số r12( E )  12( E ) xác đònh điện trường Người ta sử dụng đại lượng tương ứng từ trường  12( B )  r12( B )  r12( E )  n2  12( E ) n1 Các kết nhận mặt hình thức giống hệ số phản xạ truyền qua biên độ sóng âm Hệ số phản xạ truyền qua công suất      '  '*   E 01.E 01 n n R     *  r 212( E )    1 1 E 01.E 01  n1  n2   * 2 2 E E 02 n 4n1n2 T    02  *   212( E )  1 1 n1  n2 2 E 01.E 01 n1  '1 '1     Góc tới Brewster Một trạng thái phân cực phân tách thành hai trạng thái phân cực thẳng vuông Như khảo sát sóng phân cực thẳng Khi sóng tới với góc tới khác không cần khảo sát hai trường hợp:  Điện trường sóng tới mặt phẳng tới  Điện trường vuông góc với mặt phẳng tới Mỗi trường hợp dẫn tới kết khác cho phép xác đònh hệ số: r12 //  12 // r12  12 điện trường mặt phẳng tới điện trường vuông góc với mặt phẳng tới Các hệ số r12 // r12 ,  12 //  12 khác Đặc biệt hệ số r12 // góc tới Brewster Sóng ánh sáng (không phân cực) tới góc Brewster cho sóng phản xạ phân cực thẳng Dưới góc tới khác, sóng phản xạ phân cực phần (do r12 // r12 khác nhau) Cấu trúc thời gian sóng phát từ nguồn cổ điển Thời gian kết hợp độ dài kết hợp Trong nguồn cổ điển, gọi nguồn không kết hợp, nguyên tử phát xạ cách hỗn loạn đồn sóng với thời gian  o pha ngẫu nhiên Sóng phát xạ nguồn sóng quasi-sinusoidale, pha vào thời điểm khác nhau, cách khoảng thời gian lớn  o , hồn tồn độc lập với Có nghĩa khơng có mối quan hệ pha đồn sóng phát xạ sau khoảng thời gian  o  Thời gian kết hợp chiều dài kết hợp: - Thời gian kết hợp  c thời gian trung bình đồn sóng điểm cho trước Đối với nguồn cổ điển,  c trùng với thời gian phát xạ  o nguyên tử - Chiều dài kết hợp lc  c c chiều dài trung bình đồn sóng (còn gọi chiều dài độ dài kết hợp thời gian), nguồn cổ điển với  c  10 11 s , l c  vài mm Cấu tạo nguyên lý hoạt động laser Các tính chất sóng phát từ laser  Mô tả laser: Phát xạ cưỡng bức: nguyên tử trạng thái kích thích đặt trường sóng điện từ có tần số  cho E2  E1  h , với E2 E1 mức lượng nguyên tử, lúc xác suất tái hợp có xạ photon tăng lên đáng kể Ngồi ra, sóng xạ có tần số đồng pha với sóng tới Laser khí bao gồm ống chứa khí đặt gương, gương (gương ngõ ra) cho phần nhỏ lượng sóng tới qua Khí kích thích phóng điện trạng thái khơng cân nhiệt Lúc đó, số nguyên tử trạng thái kích thích với mức lượng E2 nhiều mức E1, đảo lợn mật đợ Ống khí giống máy khuếch đại ánh sáng với tần số tương ứng với chuyển mức E2  E1 : sóng vào ống khí có tần số này, có nhiều photon phát xạ phát xạ cưỡng số photon bị hấp thu, sóng khỏi mơi trường có biên độ lớn Khi độ lợi lượng lần tới lui chùm tia bù với mát có phát xạ laser Tần số phát xạ phụ thuộc vào khoảng cách gương Các sóng chồng chất sau lần tới lui môi trường phải đồng pha với để khơng dập tắt lẫn  Các tính chất sóng phát xạ laser: Các nguyên tử phát xạ cách có trật tự, với pha gần Hàm sóng có dạng:   z  E x z , t   E xm cos   t     t    c    z  E y z , t   E ym cos   t     t    c  với  t   t  thay đổi chậm Các biên độ Exm Eym không đổi theo thời gian Trong chu kỳ dao động vào khoảng 10-7 s, lấy khoảng thời gian đặc trưng biến đổi pha vào khoảng 10-7 s (đối với laser liên tục ), tương ứng với chiều dài kết hợp nhiều mét Tiết diện chùm tia mở rộng chậm (nhỏ 1m km): tia sóng gần song song Các tia laser buồng cộng hưởng có tính chất gần với sóng phẳng đơn sắc Biểu diễn vơ hướng sóng ánh sáng Sóng phân cực thẳng: Một sóng phân cực thẳng dọc theo phương Ox mơ tả hàm vô hướng s(M,t): E (M , t )  s(M , t )ex I  K  s2   Khảo sát trước tiên trường hợp hai sóng phân cực theo phương e y E1  s1 (M , t )ey E2  s2 (M , t )ey viết tổng E  E1  E2 với hàm vô hướng sM , t  : y E  s(M , t )ey sM , t   s1 M , t   s2 M , t  với x E2 z E1 I  K  s  K  (s1  s2 )2   Trường hợp hai sóng phân cực mặt phẳng xác định phương truyền chúng (trong mặt phẳng xác định   vectơ đơn vị u1 ,u ): E ( M , t )  s1 ( M , t )u1  s2 ( M , t )u2  [s1 ( M , t )  s2 ( M , t )]cos e x  [s1 ( M , t )  s2 ( M , t )]sin e z Nếu  đủ nhỏ: E1  s1 (M , t )ex E2  s2 (M , t )ex    E  sM , t ex với s(M , t )  s1 (M , t )  s2 (M , t ) I  K  s  K  (s1  s2 )2   Trường hợp hai sóng phân cực theo hai phương vng góc nhau: y E (M , t )  s1 (M , t )u1  s2 (M , t )u2 x  E  s    s  (s1  s2 )  2 2 Ta chuyển chồng chất sóng z E1 ( M , t ) E2 ( M , t ) thành biểu diễn tổng sóng vơ hướng Điều sóng có phương phân cực gần Sóng ánh sáng tự nhiên khơng phân cực: Mỗi sóng ánh sáng tự nhiên, gần đơn sắc, bao gồm đồn sóng có phân cực pha ngẫu nhiên y E1 E2 x u1 u2   z Nếu phương truyền sóng gần (  nhỏ ), ta đặt trùng vectơ đơn vị u1 u2 với e x E  ( Ex1  Ex )ex  ( Ey1  Ey )ey Tính  E  thời gian đáp ứng  R máy thu, giả sử  R lớn thời gian kết hợp :  E  ( Ex1  Ex )2    ( Ey1  Ey )2  Do phân cực sóng ngẫu nhiên theo thời gian, phương chúng mặt thống kê tương đương nhau:  ( Ex1  Ex )2  ( Ey1  Ey )2   E   ( Ey1  Ey )2  Có thể gắn sóng với sóng vơ hướng : s1 (M , t )  2.Ey1 (M , t ) s2 (M , t )  2.Ey ( M , t ) đặt : I  K  E  K  s  với s  s1  s2 sóng  vơ hướng   s1  s1m cos t  k r  1 t  ứng với trường E1 ( M , t ) có dạng : khơng tính đến thăng giáng biên độ xem nhu s1m const Pha sóng ánh sáng Hiệu pha hai điểm, tính liên tục pha, quang lộ Định lý Malus Các tia sáng quang hình học tiếp tuyến điểm phương truyền sóng Hiệu pha điểm tia sáng: a Truyền môi trường đồng chất (chiết suất n): Tia sáng thẳng xác định điểm O vectơ đơn vị u M điểm tia  r  u.OM chiều dài đoạn đường ánh sáng từ O tới M, r dương chiều truyền sóng Pha sóng M:  ( M , t )  t  kr  0  t  Hay  ( M , t )  t  2 r  0 v 2 n 2 nr r  0  t   0 c 0 0 : bước sóng chân không Vào thời điểm, hiệu pha O M : OM   với k  n 2 0 2 n 2 2 r nr   nu.OM  k OM c 0 0 u b Tính liên tục pha: n1 : chiết suất mơi trường sóng tới n2 : chiết suất mơi trường bên cạnh  Pha sóng khúc xạ pha sóng tới  Pha sóng phản xạ: Nếu n1  n2 : pha sóng tới Nếu n1  n2 : lệch pha  so với pha sóng tới - Khi sóng qua điểm hội tụ, cần phải thêm  vào hiệu pha tính - Sóng phản xạ kim loại bị lệch pha  c Lan truyền dãy môi trường suốt: Giả sử chiết suất môi trường nối tiếp n1 , n2 , … A B Theo tính liên tục pha:  AB   AI  I I   I  AB   Quang lộ : 2 0 p1  B (n1 u1 AI1  n2 u2 I1I   ni ui I i 1I i   n p u p I p 1B) ( AB)   ni ui Li với Li đoạn đường mà tia sáng môi trường chiết suất ni Ghi : quang lộ quãng đường mà ánh sáng phải qua chân không với thời gian, để có độ lệch pha  A B   2 0 ( AB) Nếu có khơng liên tục pha :  AB   2 0 ( AB)  sup sup phản xạ qua điểm hội tụ Tổng quát sup có độ lớn bội số  d Quang lộ pha: Trong trường hợp tổng quát, chiết suất biến đổi liên tục tia sáng đường cong y B B ( AB)   n.u.dl A u : vectơ đơn vị tiếp tuyến với tia M A Nếu đường truyền sóng bị đảo ngược, tia sáng không thay đổi Định lý Malus : Mặt sóng tập hợp điểm cách nguồn với quang lộ Nếu sóng đơn sắc, mặt sóng mặt phẳng đẳng pha x Định lý Malus: Các mặt sóng vng góc với tia sáng Tính chất điểm liên hiệp: P Hệ quang học A  Ta có A’ ảnh A qua hệ quang học Khảo sát tia nối A A’, chúng cắt mặt A’ Q  ' sóng  ' P Q Theo định lý Malus: (AP) = (AQ) Theo định luật nghịch đảo: (A’P) = (A’Q)   (PA’) = (QA’) (AP) + (PA’) = (AQ) + (QA’)  Quang lộ điểm liên hiệp một hệ quang học không phụ thuộc vào tia nối chúng Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn điểm có tần số Biểu thức cường độ giao thoa 1) Sự chồng chất hai sóng ánh sáng: Khi cường độ sóng ánh sáng, chồng chất hai hay nhiều sóng, không tổng cường độ sóng, ta gọi tượng giao thoa ánh sáng Khảo sát hai nguồn điểm S1 S2, chúng phát đoàn sóng có tần số  Sóng truyền tới điểm M có biểu thức: S1(M,t) = S1m cos 2 (t  S1M  )     ] sup S2(M,t) = S2m cos 2 (t  S M  )   c c sup  2 ] Tín hiệu ánh sáng M: S(M,t) = S1(M,t)  S2(M,t) I = K< ( S1  S2 )2 > = K < S12 >  K < S22 > + K < S1 S2 > K < S12 > = KS21m =I1 K < S22 > = KS22m =I2 2KS1m S2m = I1I 2K S1S2 = I1I cos [ 2 ( t   cos 2 (t  S1M  )   c S M  )   c = I1 I cos [ 2 ( 2t  sup sup sup  1 ]  2 ] S1M   S M  )     +  sup c c  2 ] + I1 I cos 2 ( S M   S1M  )        sup sup c c 2 ]  I= I1 + I2 + I1 I  cos  (M,t) với   M,t = 2 ( S2M SM  )  1 sup  1 c c  2 sup  2 ] laø độ lệch pha điểm M sóng S2 S1 Hai sóng có độ lệch pha phụ thuộc ngẫu nhiên theo thời gian, gọi hai sóng không kết hợp: I = I1 + I2 2) Sóng kết hợp: Giả sử hai đoàn sóng chồng chất M xuất phát từ đoàn sóng phát từ nguồn S  1 = 2;  ( M ) giữ nguyên không đổi theo thời gian Hai sóng gọi hoàn toàn kết hợp (có tần số ) Hiệu quang lộ :  M  = S2M  S1M + sup vớisup = c 2 (1sup  2sup ) S1M vaø S2M Độ lệch pha quang lộ từ S tới M hai tia ( M ) = 2 0  (M) không phụ thuộc vào thời gian song với Nếu dùng thấu kính hội tụ hai tia M mặt phẳng tiêu chúng giao thoa với Hiệu quang lộ hai tia: L1  L2 = n ( AB + BC )  (AE +  ) AE = AC sini1 = 2d tgi2 sini1, AB = BC = L1  L2 = d cos i2 2nd    2d tan i2 sin i1   2d n2  sin i1  cos i2 2 Các chùm sáng có góc tới i1 hội tụ điểm nằm đường tròn có tâm F  vân giao thoa đường tròn đồng tâm gọi vân giao thoa độ nghiêng 12 Giao thoa cho mỏng có độ dày thay đổi Nêm không khí lớp không khí hình nêm , giới hạn hay thuỷ tinh đặt nghiêng góc  nhỏ 1và 2 hai mặt nêm , giao tuyến hay mặt gọi cạnh nêm Rọi chùm sáng đơn sắc song song vuông góc với mặt 2 Xét tia OI chùm Tia vào thuỷ tinh G1 đến M tách thành hai: phần phản xạ M, phần truyền qua nêm không khí, phản xạ mặt 2, trở M ló theo đường MIO L1 – L2 = 2d +  Caùc vân giao thoa đoạn thẳng song song với cạnh nêm 13 Mơ tả giao thoa kế Michelson Chiếu sáng nguồn điểm, quang lộ, sơ đồ tương đương với hai gương Giao thoa kế Michelson gồm hai gương (M1 đối diện với cửa vào M2 gần vuông góc với M1) bán phản xạ gọi chia sóng hợp với gương góc  Một chùm tia vào máy, bò chia làm hai chúng khỏi máy sau qua đoạn đường khác Như thế, ta quan sát giao thoa cách chia biên độ Sóng từ nguồn điểm S khỏi giao thoa kế sau qua đường giống sóng phát nguồn ảo đặt S1 Sóng qua đường giống sóng phát nguồn ảo đặt S2 Quang lộ: (SP)1 = (S1P ) (SP)2 = (S2P )  Sơ đồ tương đương : Giao thoa kế Michelson tương đương với mỏng không khí giới hạn giưã hai bề mặt phản xạ M2 M1, đối xứng với M1 qua chia sóng   Nếu M2 M1 song song: mỏng với mặt song song Có bất biến quay quanh trục vuông góc với M2 Nếu M2 M1 không song song: nêm không khí 14 Giao thoa kế Michelson chế độ mỏng hai mặt song song: chiếu sáng nguồn điểm, chiếu sáng nguồn rộng không kết hợp, hệ vân giao thoa vơ cực Hiệu quang lộ:  = 2e cosi Với e bề dày mỏng I = 2I0 ( + cos 2  ) với  = S2P - S1P Các mặt đẳng cường độ họ hyperboloids tròn xoay quay quanh trục đường nối S1 S2 Đối với nguồn điểm, vân rõ sáng , giao thoa không đònh xứ Đối với nguồn sáng rộng, vân sáng tương phản tốt khoảng cách lớn, mặt phẳng tiêu thấu kính chổ khác vân mờ Giao thoa đònh xứ vô cực Vân có độ nghiêng Vân bậc p tương ứng với góc nghieâng i : cosi = p 2e  = p = 2e cos i Với bề dày e, bậc giao thoa cực đại tâm vân tròn (i= 0) p0  2e  p : bán kính vân tròn bậc p p = f i p cos ip   với f  tiêu cự thấu kính hội tụ i p2  p p   ip  2e p0 Bán kính vân tròn thứ k: k = f  2k  1 k p0 2( p0  p) p0 1 laø bán kính vân tròn thứ 1  f  p0 15 Giao thoa kế Michelson chế độ nêm khơng khí: chiếu sáng nguồn điểm, chiếu sáng nguồn rộng, vân giao thoa đồng độ dày 1) Chiếu sáng nguồn điểm: a) Nguồn điểm khoảng cách hữu hạn  Góc  gương thực M2 gương ảnh M1 luôn nhỏ Các mặt đẳng cường độ hyperboloides tròn xoay mà tiêu điểm nguồn thứ cấp S1 S2 Giao hyperboloids với quan sát cách gần đoạn thẳng song song với cạnh nêm Các vân giao thoa tồn khắp nơi trường giao thoa với độ tương phản Chúng không đònh xứ b) Nguồn điểm vô cực Sóng phát từ nguồn điểm vô cực sóng phẳng; góc hai gương M2 M1 , sóng phẳng cho hai sóng phẳng với góc phương chúng 2 Các mặt đẳng cường độ mặt phẳng song song, khoảng cách hai mặt đẳng cường độ cạnh laø  2       r  AP   k1 vaø k laø vectơ sóng hay sóng phẳng phản xạ từ M2 M1 Độ lệch pha hai sóng giao thoa taïi P (xem trang 75):     P  = ( k  k1 ) r + 0    = ( k  k1 ) r 0 =0 , sóng đồng pha A  Các mặt đẳng cường độ,  = cos t , mặt phẳng vuông góc với vectơ ( k   k1 ) Xét trường hợp mặt phẳng tới vuông góc với cạnh nêm Chọn trục Ax nằm M1, tia tới với góc tới i0 M1  r (x,y);    k1 (k sin i0 , k cos i0 ); k (k sin(i0 +2 ) ,  k cos(i0 +2 ))    ( k  k1 ) r = 2  2sin  ( x cos(i0 + ) + y sin(i0 + )) Phương trình mặt có cường độ cực đại ;     (P) = ( k  k1 ) r = 2p  2  x cos(i0 + ) + y sin(i0 + ) = p  họ mặt phẳng cách nhau, khoảng cách hai mặt kề  , 2 mặt phẳng p = qua cạnh nêm 2) Chiếu sáng nguồn rộng vô cực: Nếu muốn có vân tương phản tốt, cần phải đưa lại gần ta mở rộng dần nguồn sáng Nếu nguồn sáng rộng, vân giao thoa đònh xứ mặt gần ảnh gương Giả sử ta mở rộng khe nguồn mặt phẳng vuông góc với cạnh nêm Các sóng phẳng xuất phát từ điểm khác nguồn , đến gương M1 góc tới i khoảng i0   Các mặt đẳng cøng độ cách i0    mặt phẳng có bậc giao thoa 2 qua cạnh nêm Phương chúng nghiêng góc i+ , phụ thuộc vào i Mặt phẳng đònh xứ qua cạnh nêm gần gương I = I0 { + cos  Để I phụ thuộc vào góc tới i : x 2  2 ( x cos(i + ) + y sin(i + )  } I  lân cận i = i0 i sin(i0 + ) + y cos(i0 + ) = phương trình mặt phẳng qua cạnh nêm vuông góc với phương mặt phẳng giao thoa Với nguồn rộng , độ tương phản mặt phẳng đònh xứ gần hiệu quang lộ nhỏ, tức M1 gần M2 lân cận cạnh nêm  Các tia giao thoa với điểm mặt đònh xứ, xuất phát từ tia tới  Chiều dài kết hợp không gian giao thoa kế Michelson chế độ nêm không khí không vô hạn: số vân quan sát phụ thuộc vào góc mở chùm tia 3) Các vân độ dày: Xem quan sát liên hiệp với M2 qua thấu kính Xét trường hợp tia tới vuông góc với M1  = IJ + ( JP)2  ( IP )1 = IJ  ( JP)2   ( JP)1  IJ  ( JP)1 = ( JP)2   = IJ = e(x)   phụ thuộc bề dày e(x) nêm không khí Các đường đẳng cøng độ vân độ dày , song song với cạnh nêm không khí Chúng không phụ thuộc vào vò trí nguồn Các vân bậc p :  = p = 2ex =  x  p = : cạnh nêm Khoảng cách vân : i=  2 Khi dòch chuyển gương M1 mà không thay đổi phương - Khoảng cách vân không thay đổi vân dòch chuyển không bò biến dạng - Vò trí vân có bậc cho phụ thuộc bề dày nêm không khí , tức phụ thuộc vào khoảng cách tới cạnh neâm 16 Nguyên lý Huygens-Fresnel, độ suốt lỗ nhiễu xạ, hàm sóng truyền từ điểm P lỗ đến ảnh Giả sử có lỗ phẳng () chiếu sáng nguồn điểm S đơn sắc, bươc sóng  Xét diện tích d(P) () điểm P Nguyên lý: - Mỗi phần tử bề mặt d(P) giống nguổn điểm ảo (nguồn thứ cấp), phát sóng mà biên độ phức tức thời P tỉ lệ với biên độ phức sóng phát từ S P, tỉ lệ với diện tích d(P) - Các nguồn ảo kết hợp Một lỗ suốt gọi lỗ nhiễu xạ s*(P,t) = t(P) si (P,t) t(P): độ suốt phức = không suốt P (hàm truyền qua) = P điểm lỗ si (P,t) : biên độ sóng tới P lỗ nhiễu xạ s*(P,t) : biên độ sóng quan sát P nhiễu xạ, có nghóa tuân theo đònh luật quang hình học Ghi :   t(P) = -1 gương kim loại lý tưởng t(P)  t e i 2 ( n 1) e  với t0 M : độ lệch pha truyền từ P tới M f(P,M) : hàm mà độ biến thiên chậm so với e i P ->M Nếu lỗ nhiễu xạ đặt môi trường đồng chiết suất n, phương PM gần với phương sóng tới, PM lớn nhiều so với bước sóng, sóng phát từ P có dạng sóng cầu: f ( P, M )  C PM C: số phức Nếu M xa lỗ, f(P,M) -> K: số phức, thay đổi không đáng kể PM 17 Biểu thức tổng qt biên độ sóng nhiễu xạ Fraunhofer  Biên độ soùng: s(M, t )   ds P (M, t )  Ks e i(t 0 (M))   t(x, y)e[i( k(M) k i )OP ]dxdy  Biểu diễn thành phần vectơ ki k(M): k ix  2 i  kx  2   k iy  2 i  ky  k iz  2   2 i  kz  2   i , i thành phần song song với (Ox) (Oy) vectơ đơn vò phương sóng tới   thành phần song song với (Ox) (Oy) vectơ đơn vò phương sóng ló từ () phía M Nếu ta giới hạn phương gần với trục:    i  X f'  Y f' 18 Sự tịnh tiến lỗ nhiễu xạ Định lý Babinet Dòch chuyển đưa O đến O’ P ñeán P’ ds P' (M)  K' s e i(t 0' (M)) t(x, y)e[i( k(M) k i )O'P']d Sự dòch chuyển không làm thay đổi vectơ k(M) ki OP = O’P’ Nếu không tính đến thay đổi K K’: d s P ' (M )  d s P (M )ei (0 ' ( M )0 ( M )) Sau lấy tích phân lỗ nhiễu xạ: s '(M )  s(M )ei (0 ' ( M )0 ( M )) I’(M) = I(M) => Biên độ sóng nhiễu xạ điểm tiêu diện ảnh thấu kính chòu độ lệch pha giống Cường độ hình nhiễu xạ không thay đổi  Đònh lý Babinet: Ta gọi hai nhiễu xạ phụ tổng độ suốt = 1: t1(P) + t2(P) = Đònh lý: Hình nhiễu xạ Fraunhofer bổ phụ nhau, trừ ảnh hình học S’ nguồn S s1(M) + s2(M) = s0(M) Neáu MS’: s0(M) =  s1(M,t) = - s2(M,t) vaø I1(M) = I2(M) 19 Nhiễu xạ Fraunhofer qua lỗ chữ nhật Trường hợp khe hẹp t(x,y) = neáu  b a b a  x  vaø   y  2 2 t(x,y) = vòng s(M, t )  Ks e i(t  0 (M)) a b 2  e a b   2 i 2 (  i )x (i )y   dxdy a  2 i (  i )x e  dx  e i 2 a (  i )  i a  s(M, t )  Ks e i(t  0 ( M)) Với u  =>   sin    i a    a sin c(u) a  2 a (   i )  2 a (  i )  a   e i      i a b 2 2 i (  i )x i (  i )y e  dx e  dy  a  b sin u  (haøm sinus cardinal) (   i )a vaø sin c(u)   u s(M, t )  Ks abei(t 0 (M)) sin c(u) sin c(v) với u    (   i )a vaø v  (   i )b   Cường độ sáng : I(M) = s(M,t)s*(M,t)     I ( M )  I sin c ( (   i )b)sin c ( (  i )a) - Hình nhiễu xạ có tâm nằm phương chùm tia tới - Cực tiểu nhiễu xaï khi:   i  p   hay    i  q với p, q nguyên  a b Vết trung tâm có độ rộng   dọc theo (Ox) dọc theo (Oy) a b Các vết thứ cấp có độ rộng nhỏ hai lần theo phương Vết trung tâm sáng  Trường hợp khe hẹp   ; =0 b  I(M)  I sin c2 ( (  i )a)  s( M , t )  Ks0e a e i (t  ( M ))  i 2  (  i ) x dx a 20 Nhiễu xạ qua tập hợp lỗ giống Biểu thức biên độ Khảo sát trường hợp gồm N lỗ nhiễu xạ giống Lỗ nhiễu xạ m có tọa độ tâm Om(xm,ym) độ suốt t(x,y) = to(x-xm,y-ym) , hàm to lỗ nhiễu xạ Hệ chiếu sáng sóng phẳng đơn sắc có phương truyền cho i i s m ( M , t )  Ks0e i (t Om ( M )) [i  t ( x, y)e 2  (  i )( x  xm )  (    i )( y  ym ) ] m Đổi biến:  = x – xm  = y – ym s m ( M , t )  Ks0e i (t Om ( M ))  t [i ( , )e 2   ( i )  (   i )  ] d d m FD (M)  tích phân  t (, )e [i 2 (  i )(i )]  dd m lỗ nhiễu xạ, gọi số hạng nhiễu xạ Theo nguyên lý Huygens – Fresnel, N lỗ nhiễu xạ chiếu sáng cách kết hợp, biên độ M vô cực tổng biên độ nhiễu xạ lỗ s( M , t )  Ks0 FD ( M )e it  iOm ( M ) e  m 1 Om : pha M sóng thứ cấp phát từ Om Om (M) =  O (M) + (k(M) - ki ).OOm = O ( M )  2  (  i ) xm  (  i ) ym  Tổng  số hạng giao thoa N sóng nhiễu xạ N lỗ nhiễu xạ FI (M)  N e m 1 i 2 (   i )x m  (  i )y m   dxdy 21 Nhiễu xạ qua tập hợp lỗ giống Trường hợp lỗ phân bố ngẫu nhiên Trường hợp lỗ phân bố ngẫu nhiên Khảo sát trường hợp N lớn 2 I  I FD (M) FI (M)  N i  N i  FI (M)   e m  e m      m 1  m 1   với (M)   2 (   i )x m  (  i )y m   FI (M)  N   e i ( n  m ) m n m  e  i( n  m ) m n m    ei (n m )  e i (n m )  nm  FI (M)  N   cos (M)   n  m (M) n m Nếu lỗ nhiễu xạ phân bố ngẫu nhiên góc nm(M) = n(M) - m(M) phân bố ngẫu nhiên tổng  cos (M)   n nm Tổng chứa  m (M) khác không   gần i i N(N  1) số hạng: 2 FI (M)  N phương sóng tới FI (M )  N phương khác 22 Nhiễu xạ qua cách tử  Định nghĩa: Cách tử phẳng vật nhiễu xạ có hàm truyền qua biến đổi dọc theo phương (Ox) cách tuần hoàn Một cách tử bao gồm chuỗi N chi tiết vạch giống hệt nhau, dài, song song với (Oy) Chu kỳ không gian a gọi bước cách tử  Biểu thức cường đợ: Nếu sóng tới sóng phẳng truyền theo phương (αi,βi) ảnh nhiễu xạ nằm đường thẳng β = βi Đặt α = sinθ αi = sinθi, với θ góc tới θi góc nhiễu xạ Cường độ điểm M vô cực sóng nhiễu xạ qua cách tử chiếu sáng sóng phẳng đơn sắc có dạng : I  I FD (M ) FI (M ) I FD (M ) 2 cường độ sóng nhiễu xạ vạch cách tử Chọn gốc tọa độ tâm vạch thứ Tọa độ tâm vạch thứ m: xm = ma Số hạng giao thoa viết dạng: F1 ( M ) qua cực đại nhọn phương nhiễu xạ  phương sóng tới  i liên hệ với biểu thức  sin  p  sin i  p  a với p nguyên Mỗi giá trị p tương ứng với bậc nhiễu xạ, giá trị  tương ứng với cực đại cường độ phụ thuộc vào bước sóng ngoại trừ bậc ... 01 n n R     *  r 212 ( E )    1 1 E 01. E 01  n1  n2   * 2 2 E E 02 n 4n1n2 T    02  *   212 ( E )  1 1 n1  n2 2 E 01. E 01 n1  '1  '1     Góc tới Brewster... K < S12 >  K < S22 > + K < S1 S2 > K < S12 > = KS21m =I1 K < S22 > = KS22m =I2 2KS1m S2m = I1I 2K S1S2 = I1I cos [ 2 ( t   cos 2 (t  S1M  )   c S M  )   c = I1 I cos [ 2 ( 2t... đònh hệ số: r12 // vaø  12 // r12 vaø  12  điện trường mặt phẳng tới điện trường vuông góc với mặt phẳng tới Các hệ số r12 // vaø r12 ,  12 // vaø  12  khác Đặc biệt hệ số r12 // góc tới
- Xem thêm -

Xem thêm: 22 câu hỏi trong đề thi vật lí 1, 22 câu hỏi trong đề thi vật lí 1

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay