Upload
jett
View
220
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG. Cô Nguyễn Thị Hảo. CHƯƠNG I: GIAO THOA ÁNH SÁNG. KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM. Chủ đề 1. THÍ NGHI Ệ M KHE YOUNG (Young’s double slit experiment). Nhà vật lí người Anh. Câu hỏi lấy điểm cộng - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG
1
KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
2
• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG(Young’s double slit experiment)Chủ đề 1
Nhà vật lí người Anh
3
Vân sáng trung tâm k=0
Vân sáng thứ 1 k=1
Vân tối thứ 1 k=-1Vân sáng thứ 1 k=-1
Vân tối thứ 1 k=0
Hệ vân: Màn//S1 S2
vân sáng , tối xen kẽ.Là những đường hyperbol nhưng D lớn xem là vân thẳng
2 nguồn sáng kết hợp:Cùng phương, cùng tần sốĐộ lệch pha không đổi theo thời gian
1.Giao thoa với ánh sáng trắng?
2. So sáng giao thoa sóng ánh sáng và sóng nước
2 sóng cùng pha
2 sóng ngược pha
4
Câu hỏi lấy điểm cộng (Làm ra giấy)
• THÍ NGHIỆM KHE YOUNGChủ đề 1
Video
5
l: khoảng cách giữa 2 khe
D: Khoảng cách từ 2 khe tới màn quan sát d: khoảng cách từ nguồn S đến 2 khe S1 S2
λ: bước sóng ánh sáng tới
• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG(Young’s double slit experiment)Chủ đề 1
6
• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG (công thức cần nhớ)Chủ đề 1
1. Điều kiện cho cực đại giao thoa: δ = kλ (k=0,±1±2…)
2. Điều kiện cho cực tiểu giao thoa:
3. Bề rộng khoảng vân:
4. Vị trí vân sáng:
5. Vị trí các vân tối:
1(2 1) ( ) (k=0, 1, 2...)
2 2k k
Di
l
s
Dx ki k
l
1( ) (2 1)
2 2t
Dx k i k
l
7
• THÍ NGHIỆM KHE YOUNGChủ đề 1
8
Dạng 1: Xác định khoảng vân, vị trí vân
Dạng 2: Tính số vân trên miền giao thoa cho
trước
Dạng 3: Giao thoa khe Young trong môi trường
có chiết suất n
Dạng 4: Giao thoa với chùm ánh sáng đa sắc,
ánh sáng trắng
Dạng 5: Dịch chuyển hệ vân
9
- Gọi L là bề rộng vùng giao thoa cho trước (đối xứng qua vân TT)
-Xét X=L/2
Dạng 2: Tính số vân trên miền giao thoa cho trước
VD: X/i= 1,5 Ns = 1 x 2 +1 = 3, Nt = 4
VD: X/i= 1,15 Ns = 1 x 2 +1 = 3, Nt = 2
VD: X/i= 1,75 Ns = 1 x 2 +1 = 3, Nt = 4
TH x/i Số vân sáng Số vân tối
1 Nguyên = m 2m+1 2m= Ns - 1
2 Bán nguyên = m+1/2 2m+1 2(m+1) = Ns + 1
3 Bất kì = m+t (t<0,5) 2m+1 2m= Ns - 1
4 Bất kì = m+t (t>0,5) 2m+1 2(m+1)= Ns + 1
10
Dạng 3: Giao thoa khe Young trong môi trường có chiết suất n
Gọi là bước sóng ánh sáng trong chân không ( hay không khí)
Trong môi trường có chiết suất n thì:
'
'
ni
in
(SV tự CM lại)
• GIAO THOA VỚI GƯƠNG FRESNELCHỦ ĐỀ 2
Hai nguồn sáng S1 ,S2
là ảnh ảo của S qua gương
l = S1 S2 =2r D=IO = IA+AO λ: bước sóng
Góc rất nhỏ
Hệ vân: Màn//S1 S2
Thẳng, sáng , tối xen kẽ, cách đều nhau 11
AO=a
CHỦ ĐỀ 2• GIAO THOA VỚI 2 BÁN THẤU KÍNH BILLET
(Billet half lens)CHỦ ĐỀ 3
S1 S2 là ảnh của S qua thấu kính
'df
dd f
l = S1 S2
λ: bước sóng
12
K
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG(Thin film interference)CHỦ ĐỀ 4
Dạng 1: Bản mỏng hai mặt song song có bề dày không đổi
Hệ vân: Những đường tròn đồng tâm sáng tối xen kẽ. (Vân cùng độ nghiêng)
< 1mm
Ứng dụng: Phủ màng
e
Lưu ý: tia phản xạ trên bề mặt có chiết quang hơn thì quang lộ +/2
13
e
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
+
=2n’ecosr+/2 = P (P: bậc giao thoa) =2n’ecosr
14
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4Dạng 1: Bản mỏng hai mặt song song có bề dày không đổi
Bậc giao thoa:
2 cos 12 cos
2 2
ne rne r P P
Lưu ý:- Bậc giao thoa ở tâm Po là lớn nhất , vân cáng xa có P giảm (Do ra xa tâm i tăng, r tăng, cosr giảm nên P giảm)- Po nguyên tâm là điểm (vân) sáng- Po bán nguyên tâm là điểm (vân)tối- e giảm Po giảm nên vân sẽ chạy vào tâm, hệ vân thu hẹp- e tăng Po tăng nên vân xuất hiện thêm, hệ vân mở rộng- Bản không khí là lớp không khí bề dày e giới hạn bởi 2 bản thủy tinh song song.
Nếu: i=0 r=0 0
2 1
2
neP
15
Với n là chiết suất bản mỏng.
0
2 1
2
eP
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
Để tính bán kính vân sáng, tối. Sau khi tính Po ta tách như sau: Po = N+ (0 <1)Po = N’+ 0,5+ ’ (0 ’<0,5) Áp dụng CT sau:
16
CÁC TRƯỜNG HỢP VỀ PO
Vd: Po = 200,33 N=200 và =0,33 và N’=199 & ’ =0,83Vd: Po = 200,83 N=200 và =0,83 và N’=200 & ’ =0,33Lưu ý qui ước:Po nguyên thì tại tâm là vân sáng thứ 1, R=0Po bán nguyên thì tại tâm là vân tối thứ 1, R=0 VD: Po = 150,8 tại tâm là vân bất kì. =0,8 & ’ =0,3
'. '. ( 1)ks k
nr f i f k
e ' ( ' 1)
kt
nr f k
e
1. (0,8 1 1) . 0,8s
n nr f f
e e
1' (0,3 1 1) ' 0,3t
n nr f f
e e
17
P=150,5 Vân tối thứ 1
P=150 Vân sáng thứ 1 Po = 150,8
VD: Po = 150,8 tại tâm là vân bất kì. =0,8 & ’ =0,3
1. (0,8 1 1) . 0,8s
n nr f f
e e
1' (0,3 1 1) ' 0,3t
n nr f f
e e
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
1. Hiệu quang lộ 2 tia phản xạ ở 2 mặt bản song song
2. Bậc giao thoa tại tâm
3. Bán kính của vân sáng thứ k
4. Bán kính của vân tối thứ k
0
2 1
2
neP
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
. . ( 1)ks k
nr f i f k
e
. ( ' 1)kt
nr f k
e
2 cos2
i=0: 22
ne r P
Khi ne
Hệ vân: Những đường thẳng sáng, tối cách đều nhau, song song cạnh nêm . Cạnh nêm là vân tối thứ 0 (e=0)
19
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Nêm
- Nêm là 1 bản mỏng của 1 môi trường trong suốt giới 2 bởi 2 mặt phẳng.- Nêm không khí, môi trường KK giới hạn bởi 2 bản thủy tinh mỏng.- Vân giao thoa định xứ trên mặt nêm
20
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4 Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Nêm
1. Hiệu quang lộ 2 tia phản xạ ở 2 mặt nêm
2. Bề dày nêm ứng vân sáng thứ k
3. Bề dày nêm ứng vân tối thứ k
4. Vị trí vân sáng trên mp nêm
5. Vị trí vân tối trên mp nêm
6. Khoảng vân i
2 cos i=0: 2 Nê kk: 22 2 2
ne r Khi ne m e
2 1.
4sk
kk e
1( )
2 2tkk e k
2tk
tk
xx k
2 1.
4sk
sk
x kx
2i
n
Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton
21
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
- Hệ gồm TK phẳng lồi đặt tiếp xúc trên tấm kính phẳng. Lớp KK ở giữa có bề dày thay đổi- Chiếu chùm sáng song song vuông góc lớp KK. Quan sát thấy hệ vân giao thoa định xứ trên mặt cong TK- Hệ vân: Những vân tròn sáng tối, đồng tâm. Càng ra xa hệ vân càng sít lại.- Tại tâm là vân tối thứ 0 (e=0)
X = ek
22
Trong thí nghiệmG1: gương bán mạM: Hệ kính ngắmS: nguồn sáng
Mắt quan sát
23
Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
23
1. Hiệu quang lộ 2 tia phản xạ ở 2 mặt lớp KK
2. Bề dày lớp KK ứng vân sáng thứ k
3. Bề dày lớp KK ứng vân tối thứ k
4. Bán kính vân sáng thứ k
5. Bán kính vân tối thứ k
2 cos i=0: 2 KK: 22 2 2
ne r Khi ne e
2 1.
4sk
kk e
1( )
2 2tkk e k
1 ( 1, 2...)
2ksr R k k
( 0,1,2...)tkr R k k
24
2 cos i=0: 2 2 2
2 1 1. ( 1,2...)
4 2
( 0,1,2...)2
ksk s
tk tk
ne r Khi ne
k Re r k k
n n
Re k r k k
n n
Nếu môi trường giữa thấu kính và bản thủy tinh phẳng
có chiết suất n>1 thì:
Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
25
Dạng BT 1: Tính bán kính vân sáng, tối
Dạng BT 2: Tính bề dày lớp KK ứng vân sáng, tối
Dạng BT 3: Dịch chuyển tấm thủy tinh
Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton
• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGCHỦ ĐỀ 4
- Khi dịch tấm thủy tinh ra xa, bề dày lớp
không khí tăng lên.
- Các vân giao thoa chạy về tâm, biến mất
- Vân thứ k chạy về tâm khi bản thủy tinh
dịch ra đoạn bằng bề dày lớp KK thứ k:
X = ek
Video – VÂN TRÒN NEWTON
26