BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ SÓNG

8/12/2019 BO CO TH NGHIM VT L SNG

1/12

bkBO CO TH NGHIM VT L SNG

I. Giao thoa kMichelson:1/ Cu to:

Cuto

chnhca Giao thoa kMichelson gm c:- Bn thy tinh chng nhit: trnh hin tng bin dng ca cc gng do nhit

ngun nh sng l kh ln.- Bn bn m: dng chia nh sng ti thnh 2 thnh phn da vo hin tng

phn xv truyn qua( chia bin ).- Bn bchnh: b ng i do bn bn m, thc tl c bdy.- 2 gng phng M1 v M2: phn xli cc nh sng ti, t to ra hin tng

giao thoa.- Cc vt iu khin V1-V7:

+ V1 v V2: cho php iu khin th snh hng ca M1.

+ V3: cho php dch chuyn M1trong khong cch cvi cm. 1 chia ca duxch bng 10m.+ V4 v V5: cho php iu chnh tinh snh hng ca M2.+ V6: c chia , cho php iu chnh snh hng ca bn bchnh.+ V7: cho php iu chnh snh hng ca gng bn m.


2/12

2/ iu chnh giao thoa k:a. iu chnh bn bchnh:- cho c2 ng truyn sng ng nht vi nhau, bn bchnh cn phi song

song vi bn bn m. iu chnh cho hai bn ny song song, ta slm chngkht cc nh ca mt vt xa bng cch iu chnh cc vt 6 v 7. Vt xa y taschn l ngun sng. C 2 ngun sng c thchn l: mt lchn sng c risng hoc mt chm laser tng ng vi mt vt im nm v cc. Lu : ivi ngun l lchn sng c ri sng, ta c tht mt quan st trc tip,nhng i vi ngun l chm laser, nghim cm quan st trc tip.

- iu chnh, ta c 2 cch:+ Chn gc chiu sao cho khng i qua cc gng: khi bn bchnh cha songsong vi gng bn m, ta sthy 1 dy cc im sng do khi 2 bn ny cha songsong, tia phn xv tia truyn qua cha song song vi nhau. V vy, mc ch lchnh sao cho cc im ny trng nhau ( nh hnh).

+ Chn gc chiu sng sao cho c sphn xtrn 2 gng M1 v M2. Lc ny sthy 2 dy nhng im sng nu bn bchnh v gng bn mcha song songnhau. Mc tiu l ta schnh sao cho nhng im thuc 1 dy strng nhau.


3/12

b. iu chnh ssong song ca hai gng:+ Mc ch ca siu chnh l to ra mt bn khng kh hai mt song song giagng M2 v gng M1 qua bn bn m. chnh, ta slm chng kht nh camt vt t v cng bng cch iu chnh V1 v V2 ( chnh th), sau tinhchnh bng quan st nhng vn giao thoa to bi bn khng kh gia M1 v M2.

3/Cc chhot ng ca giao thoa k:Giao thoa kMichelson c 2 chhot ng: nm khng kh hoc bn song song.+ chbn song song, 2 gng M1 v M2 song song nhau. C ngha l nhi xng ca gng M1 qua gng bn m( M1) ssong song vi M2 v khongcch gia M2 v M1 chnh l bdy e bn song song. Cc vn vnh sv ccnn cn dng thu knh hi tc ththy vn giao thoa. Ngun sng dng y l

ngun sng rng snhn thy cc vn giao thoa nh di y:

+chnm khng kh. Ta schuyn tbn song song sang nm khng kh bngcch chnh gng M2 lch i mt gc nhso vi vtr ban u ang l bn song song.


4/12


5/12

3/ Ngun sng l laser, Giao thoa kchnm khng kh:

Hnh nh giao thoa l nhng vch, song song nhau trn mn quan st, khng nh x.Gii thch: gc gia gng thc M2 v gng o M1 rt nh, cc mt ng cng

l cc mt hypecboloic trn xoay, c tiu im l cc ngun thcp S1 v S2. Giaotuyn ca nhng Hypecboloic vi mn quan st l nhng on hypecbol gn gingvi nhng on thng song song vi cnh nm.

4/ Ngun sng l nh sng trng, Giao thoa kchbn song song:Hnh nh giao thoa sl mt im chnh gia c mu sng trng, v sau l nhngvn trn ca nhng nh sng a sc ( do bchng chp mu ca nhng vn sng cacc nh sng n sc chng ln nhau). Ra xa vn trung tm, hnh nh giao thoa khngcn.

III. ng dng ca giao thoa kMichelson:1/ Giao thoa kang chbn song song:Khi chny, di kt hp khng gina l v cng, v vy rt thun li nghincu tnh kt hp thi gian ca cc ngun sng. Mt vi ng dng:- o rng phca vch xanh thy ngn: ta t lc sng xanh gia hchiu sng

v giao thoa k. Bt u ttrng thi mu nn (trng thi ng vi hiu ng i=0), ta tnh tin gng M1 lun lun theo cng mt chiu. tng phn gim

dn v cui cng cc vn giao thoa bin mt. Tchia trn vt tnh tin, ta c tho khonh cch egia vtr ny vi vtr ca trng thi mu nn => ta c hiung i l 2e, ti , cc vn giao thoa bin mt do mt tnh kt hp ca thigian. Cc sng khng giao thoa na do hiu ng i ln hn di trung bnh

ca cc on sng hay di kt hp thi gian lc=>

- Tm hiu hai bc sng ca vch kp natri: lm li cc thao tc ni trn vi ngunsng l n hi natri. Ta tnh tin M1 theo 1 chiu, cc vn giao thoa sbin mt


6/12

v sau li xut hin ri li bin mt. Hin tng ny xy ra mt cch lin tc,tun hon nhng cc vn giao thoa cng ngy sng st li v nhn chung km tng

phn. chnh l sto phch cng gia hai vch vng ca vch kp caquang phnatri. Ti cc cc i ca tng phn, hai hvn giao thoa l trng

phng, khi tng phn bng khng l i trng. Khi o khong cch, dchchuyn gng qua nhiu ln i trng => hiu bc sng ca vch kp natri khi

bit gi trtrung bnh ca 2 bc sng ny l 589nm.- o di ca on sng.2/ Giao thoa kang chnm khng kh:

- Hin thschy ca cht kh: ta dnglung hi ca mt bt la ga t gia bn bn mvmt trong cc gng. Trn ng i ca lung hi, ccvn giao thoa bbin dng. Struyn nh sng qualung hi lm xut hin thm ti mt hiu ng i

phbng (n-nkk)e. i vi vn sng bc p cho trc,hiu ng i ny c bchnh bng sgim ltrnhhnh hc ca tia sng.

- Pht hin sbin dng: dng nh sng trng, ta c pht hin mt sdch chuynnhca gng hoc mt sbin dng cc bca gng. iu chnh giao thoa kthnh nm khng kh sao cho hu nh chthy mt mu v dng ngn tay n lngi ca dng c: mu sthay i. Tuy gi lm bng thp nhng vn bbin dng.

bng cch ny, c thpht hin bin dng vo c10 nm.

- o dy ca bn mica: Ta iu chnh giao thoa ksao cho tt ccc vn giaothoa hin ln trong trng giao thoa vi vn trugn tm nm tm mn. Tip theo,ta a mt bn mica mng, trong sut vo gia bn bn mm gng M1. Ccvn giao thoa sbin mt v ta tng quang ltrn ng truyn ny mt lng

bng 2(n-1)e. Sau , dng V3 tnh tin M1 li gn cho n khi thy li cc vngiao thoa v t vn trung tm vo vtr c => khong cch gia hai vtr ca V3

chnh bng (n-1)e.- o hiu dy: Ta quan st cc

vn giao thoa thu c vi mt bn mica c dy khng u c t vo trong hai ngtruyn ca giao thoa k. dch chuyn cavn trung tm ty thuc vo bin thin dyca bn.

-


7/12

IV. Nhiu x, cc nh lut nhiu x:1/ nh ngha nhiu x: l hin tng nh sng khng tun theo nh lut truyn thngkhi i qua l/ khe h, gp vt cn hoc qua cch tnhiu x.2/ Cc nh lut nhiu x:a/ Nguyn l HUYGENS-FRESNEL:

Nguyn l HUYGENS-FRESNEL cho rng sng nh sng nhiu xqua mt ll ktquchng cht ca cc sng thcp ( sng sng nh) pht ra ttt ccc yu tcamt l.Lnhiu r, c trng bi hm truyn qua v cng vi n l mt di c

trng: ng knh nu l mt ltrn, rng nu l mt khe v chu k khnggian nu l hm tun hon.

Ta tha nhn rng yu tdi c trng ca ll rt ln i vi bc sng .Mtyu tdS ln cn im P spht ra sng ti M vi phng trnh tha

Trong : thhin lch pha khi truyn tP n M l mt hm bin i cc k chm so vi sbin i ca hm

, v vy, nu lnhiu xc t trong mi trng ng cht c chit sut n vnu phng PM gn vi phng ca sng ti v cui cng l PM rt ln so vi bc

sng nh sng th sng thcp pht ra tP c cu trc ca sng cu v

vi C l mt hng sphc. Hn na, nu M cch xa lnhiu xth cc bin thin ca1/PM l rt nh, ta thu li hm l mt hng sphc K phthuc vo khong

cch trung bnh gia vt nhiu xv mp quan st.

b/ Nhiu xHUYGENS-FRESNEL ca mt sng phng:Ta goi nhieu xa trong cac ieu kien Fraunhofer la trng hp ac biet khi Sva M vo cc. Trong ieu kien nay, S phat ra song phang vi vect

songik

, gia s no chieu sang mot lo phang vi o trong suot t(P) =

t(x,y) vuong goc vi Oz va cha iem O.Ta at: (x,y) la toa o iem P.

(X,Y) la toa o iem M c quan sat tren tieu dien cua thauknh.Moi iem M tng ng trong khong gian vat cua thau knh, vi mot phng

truyen co vect n v Mu

va vect song Mk

.

Gia s chiet suat moi trng = 1.


8/12

Pha P (M) tai iem M cua song th cap phat ra bi iem P tren ().

Nhieu xa vo cc cua song phang qua lo , man quan sat nam tai

tieu dien anh cua mot thau knh

P (M) = i (P) + P -> M

i (P) la pha cua song ti tai P:

i (P) - i (O) = - ki.OPTheo nh ly Malus, quang lo (PM) va (HM) bang nhau.

(PM)(OM) = -(OH)= - u .OP

va P -> M= O -> M+ k(M) . OP (sau khi nhan hai ve vi

2 )

O (M) = i (O) + O -> M: pha tai M cua song th cap phat ra tai O.

=> P (M) = O (M) + (k(M) - ki ).OP

Bien o song:dxdye)y,x(tesK)t,M(sd)t,M(s ]OP)k)M(k(i[

))M(t(i0P

i0

Bieu dien cac thanh phan cua cac vect ki va k(M):

iix

2k

iiy 2k iiz 2k

2kx 2ky 2kz i , i la cac thanh phan song song vi (Ox) va (Oy) cua vect n v cua

phng song ti.


9/12

va la cac thanh phan song song vi (Ox) va (Oy) cua vect n v cua

phng song lo ra t () ve pha M.Neu ta gii han nhng phng gan vi truc:

i1

Be rong cua hnh nhieu xa.Be rong x cua lo nhieu xa va be rong goc cua hnh nhieu xa

Fraunhofer tren cung phng:

x..

c/ Nhiu xbi lhnh chnht:

t(x,y) = 1 neu2

ax

2

a va

2

by

2

b

t(x,y) = 0 ngoai vong tren.

2

a

2

a

2

b

2

b

y)(x)(2i

))M(t(i0 dxdyeeKs)t,M(s

ii0

)u(csina

sin

a

ee

dxeai

ai

2

a)(

2i

2

a)(

2i

2

a)(

2i2

a

2

a

x)(2i

i

ii

i

2

2

2

2

)(2

)(2

))((

00),(

a

a

b

b

yixiMti dyedxeeKstMs

ii

Vi a)i

(u

vau

usin)u(csin (ham sin cardinal)

=> )v(csin)u(csinabeKs)t,M(s ))M(t(i

00

vi a)i(u va b)i(v

Cng o sang : I(M) = s(M,t).s*(M,t)

)a)i((2csin).b)i((

2csin0I)M(I

'f

X

'f

Y


10/12

-Hnh nhieu xa co tam nam tren phng cua chum tia ti-Cc tieu nhieu xa khi:

api

hayb

qi

vi p,q nguyen 0

Vet trung tam co o ronga2

doc theo (Ox) vab2

doc theo (Oy)

Cac vet th cap co o rong nho hn hai lan theo cac phng.Vet trung tam sang nhat.

Trng hp khe hep.0

b

; =0.

)a)i((2csin0I)M(I

2

a

2

a

x)(2i))M(t(i

0 dxeeKs)t,M(s i0

d/Nhieu xa vo cc cua song phang bi lo tron:Hnh nhieu xa Fraunhofer cua song phang bi lo tron ban knh R

gom vet trung tam hnh tron, tam la anh hnh hoc cua nguon, bao quanh lacac van tron ong tam. Cac van tron co o sang giam dan khi cang xatam.

Ban knh goc cua vet trung tam co bacD

22,1:D

.

R22,1

: ng knh goc cua vet trung tam.

e/ Nhieu xa bi tap hp lo nhieu xa giong nhau.Khao sat trng hp gom N lo nhieu xa giong nhau. Lo nhieu xa m cotoa o tam Om(xm,ym) va o trong suot ) va o trong suot t(x,y) = to(x-xm,y-

ym) , ham tonh nhau oi vi moi lo nhieu xa. He c chieu sang bi

mot song phang n sac co phng truyen c cho bi i va i .

dxdye)y,x(teKs)t,M(s

])yy)(()xx)((2

i[

m

))M(t(i0m

mimim0

oi bien: = xxm va = yym


11/12

dde),(teKs)t,M(s])()(

2i[

m

0))M(t(i

0m

iim0

tch phan

dde),(t)M(F

])()(2i[

m

0D

ii nh nhau oi vi moi lo nhieu xa, c goi la so hang nhieu xa.

Theo nguyen ly HuygensFresnel, N lo nhieu xa c chieu sang motcach ket hp, bien o tai M vo cc bang tong cac bien o nhieu xa

bi tng lo.

1m

)M(iti

D0

m0ee)M(F.Ks)t,M(s

0m: pha tai M cua song th cap phat ra t Om

Om(M) = O (M) + (k(M) - ki ).OOm

= mimi0 y)(x)(2

)M(

Tong la so hang giao thoacua N song nhieu xa bi N lo nhieu xa.

N

1m

y)(x)(2

i

I

mimi

e)M(F

Trng hp phan bo ngau nhien.Khao sat trng hp N rat ln.

2I

2D0 )M(F)M(FII

N

1m

iN

1m

i2

Imm ee)M(F

vi mimi y)(x)(2

)M(


12/12

m mn

)(i2

ImneN)M(F

mn

)(i)(i

m mn

)(i mnmnmn eee

mnmn

2

I )M()M(cos2N)M(F

Neu cac lo nhieu xa c phan bo ngau nhien th cac goc

nm(M) = n(M) - m(M) cung c phan bo ngau nhien va tong

mn

mn )M()M(cos ch khac khong oi vi va rat gan iva i.

Tong nay cha 2)1N(N

so hang:

22I N)M(F phng cua song ti

N)M(FI cac phng khac.

Documents

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ SÓNG