Embed Size (px)
Citation preview
Chương 3
NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
Dịch tiếng anh chuyên ngành công nghệ thông tin
http://www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
Liên hệ: [email protected] hoặc [email protected]
Nội dungI.Quan sát hiện tượng nhiễu xạ
II.Nhiễu xạ sóng phẳng qua 1 khe
III.Nhiễu xạ sóng phẳng qua nhiều khe
IV.Năng suất phân ly dụng cụ quang học
I.Quan sát hiện tượng nhiễu xạ Dự đoán và kết quả:
Dự đoán Kết quả
I.Quan sát hiện tượng nhiễu xạ Nhiễu xạ sóng cơ qua một khe
Nhiễu xạ sóng ánh sáng qua một khe
Có thể giải thích hiện tượng nhiễu xạ bằng nguyên lý Huyghen
Tia sáng sau khi qua khe sẽ lệch theo nhiều hướng, một số tia có thể gặp nhau
II.Nhiễu xạ sóng phẳng qua 1 khe
Bài toán: Tia sáng bị lệch nhiều hướng, cần phải biết hướng φ nào cho cực đại nhiễu xạ. Tính φ theo độ rộng khe, bước sóng
Bài toán: Tia sáng bị lệch nhiều hướng, cần phải biết hướng φ nào cho cực đại nhiễu xạ. Tính φ theo độ rộng khe, bước sóng
Phương pháp:1. Vẽ hình các tia sáng phía sau khe
Phương pháp:1. Vẽ hình các tia sáng phía sau khe
2.Xét tương tác giữa các tia sáng2.Xét tương tác giữa các tia sáng
Chú ý: chỉ có hình ở slide 23, chúng ta vẽ tia sáng đi qua trục chính của thấu kính, trong tất cả các ảnh còn lại, chúng ta không vẽ tia này.
Chú ý: chỉ có hình ở slide 23, chúng ta vẽ tia sáng đi qua trục chính của thấu kính, trong tất cả các ảnh còn lại, chúng ta không vẽ tia này.
Khi màn ở gần
M
M
Khi màn ở xa
Thấu kính
Xét một
chùm tia nào
đó
Phương pháp phân tích: giống như giao thoa
φ M
Trong giao thoa chúng ta xét tương tác giữa hai tia sáng.
Ở đây có nhiều tia nên chúng ta sẽ khảo sát sự tương tác giữa từng cặp tia.
123
45
6Ví dụ: 1 và 2, 3 và 4, 5 và 6,….
Có rất nhiều cặp tia như vậy
Thấu kính
Phía sau khe, cũng có những tia song song với phương ngang
F
Thấu kính
Các tia song song với phương ngang cho cực đại nhiễu xạ vì hiệu quang lộ bằng 0 (đồng pha)
F
Các tia tạo với phương ngang góc φ: cần phải khảo sát thêm
φ MA
B
Giả sử khoảng cách giữa hai khe là AB=b
Ta chia khe này thành n khoảng AA1, A1A2, A2A3,…. từng khoảng này có độ rộng là a.
Tức là a.n=b
A1
A2
An
A3
aaaaa
b
Các tia tạo với phương ngang góc φ: cần phải khảo sát thêm
φ MA
B
Chú ý mối quan hệ giữa số khoảng chia và số cặp tia.
Cụ thể, hình này có 5 khoảng và 6 tia sáng, tức 5 khoảng và 3 cặp tia sáng.
Số khoảng lẻ thì số cặp tia cũng lẻ.
A1
A2
An
A3
Phương pháp: giống như giao thoa
φ M
Hiệu quang lộ của hai tia cạnh nhau là (chẳng hạn như 1 và 2): A1H1
23
45
6
Lưu ý: AA1=a=b/n (n là số khoảng)
A1H=a.sinφ
A
B
A1
A2
An
A3
H
Phương pháp: giống như giao thoa
φ M
Khi nào M sáng và khi nào M tối.
123
45
6
Xét hai tia gần nhau, chẳng hạn 1 và 2.
A
B
A1
A2
An
A3
H
Giả sử hiệu quang lộ giữa chúng là λ/2 (một số lẻ nửa bước sóng)
Chúng sẽ triệt tiêu nhau.
a.sinφ= λ/2 (b/n).sinφ= λ/2
Phương pháp: giống như giao thoa
φ M
123
45
6
A
B
A1
A2
An
A3
H
(b/n).sinφ= λ/2
Nếu số cặp tia chẵn, từng cặp tia sẽ triệt tiêu lẫn nhau, M tối.
Số cặp tia chẵn=số khoảng chẵn (n=2k)
(b/2k).sinφ= λ/2
sinφ= k.λ/b
a.sinφ= λ/2 (b/n).sinφ= λ/2
Phương pháp: giống như giao thoa
φ M
Vậy điều kiện để M tối là:
123
45
6
A
B
A1
A2
An
A3
H
sinφ= k.λ/b
M tối M sáng
Nếu số cặp tia chẵn, từng cặp tia sẽ triệt tiêu lẫn nhau, M tối.
Số cặp tia chẵn=số khoảng chẵn (n=2k)
sinφ= k.λ/b
Nếu số cặp tia lẻ, từng cặp tia sẽ triệt tiêu lẫn nhau, nhưng còn tia cuối cùng, M sáng.
Số cặp tia lẻ=số khoảng lẻ (n=2k+1)
(b/2k).sinφ= λ/2
(b/n).sinφ= λ/2
[b/(2k+1)].sinφ= λ/2
sinφ= (2k+1).[λ/2b]
Tóm tắt
Khi ánh sáng qua khe nhỏ cỡ bước sóng ánh sáng, hiện tượng nhiễu xạ sẽ xuất hiện.
Ảnh hứng được
màn
Phân bố cường
độ
φ
Phân bố cường độ theo hướng lệch của tia (φ).
Chú ý khi làm bài tập
φM
Khoảng cách từ thấu kính đến M bằng tiêu cực f
φ
Sẽ có nhiều cực đại và cực tiểu nhiễu xạ hơn tùy theo số khe
III.Nhiễu xạ sóng phẳng qua nhiều khe
Sinh ra các cực đại phụ và cực tiểu phụ
0
Đối với trường hợp 2 khe
Cực tiểu chính Cực tiểu chính
Cực đại chính
I
sinφ
Đối với trường hợp 3 khe
0
Đối với trường hợp 3 khe
Cực tiểu chínhCực tiểu chính
Cực đại chính
I
sinφ
Đối với trường hợp 5 khe
Đối với trường hợp 5 khe
Cực đại phụ nằm giữa các cực đại chính
Đối với nhiễu xạ N khe, có N-1 cực tiểu phụ và N-2 cực đại phụ nằm giữa các cực đại chính
Cực tiểu phụ nằm giữa các cực đại chính
Nhiễu xạ qua cách tử
Cách tử là tập hợp những khe hẹp giống nhau song song cách đều và nằm trong một mặt phẳng.
Chu kỳ cách tửKhoảng cách d giữa hai khe kế tiếp được gọi là chu kỳ cách tử
Số khe trên một đơn vị chiều dài cách tử là n=1/d
Cách tử có tác dụng như các khe hẹp.
Ánh sáng có thể truyền qua vị trí này
Nhiễu xạ với ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng (1 khe)
Nhiễu xạ với ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng (2 khe)
Nhiễu xạ với ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng (3 khe)
Nhiễu xạ với ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng (7 khe)
Nhiễu xạ với ánh sáng trắng (15 khe)
Một số thuật ngữ
Vân sáng trung tâm (trắng)
Quang phổ bậc I
Quang phổ bậc II
Quang phổ bậc II
Quang phổ bậc I
Tím
Đỏ
Tím
Đỏ
Năng suất phân ly của một dụng cụ quang học là một đại lượng cho biết khả năng phân biệt những chi tiết nhỏ trên vật quan sát.
IV.Năng suất phân ly dụng cụ quang học
Do hiện tượng nhiễu xạ qua lổ tròn làm cho ảnh của một điểm không còn là một điểm mà là vết sáng.
Nếu hai điểm quá gần nhau thì các vết sáng trùng nhau nên mắt không thể phân biệt được.
Năng suất phân ly của dụng cụ quang học bằng nghịch đảo khoảng cách giữa hai điểm cách nhau bằng bán kính vết R.
R
Năng suất phân ly của cách tử trong quang phổ bậc k
R=k.n.l
l là tổng chiều dài cách tử.
Trong đó n=1/d
Năng suất phân ly của cách tử đối với hai bước sóng λ1 và λ2
