Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
Ch−¬ng 3 Giao thoa ¸nh s¸ng 1. C¸c kh¸i niÖm c¬ së 1.1 Quang lé: Quang lé L gi÷a hai ®iÓm A, B (AB=d) lμ ®o¹n ®−êng ¸nh s¸ng truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng trong kho¶ng thêi gian t, trong ®ã t lμ kho¶ng thêi gian mμ ¸nh s¸ng ®i ®−îc ®o¹n AB trong m«i tr−êng.
= ctL L=n 1 d 1+n 2 d 2+...+n n d n = v c n = ∑ i iidn n 1 d 1 n 2 d 2 n 3 d 3 A B d ⇒= v d t L= nd . chiÕt suÊt m«i tr −êng NÕu ¸nh s¸ng ®i qua nhiÒu m«i tr −êng: 1.2. §Þnh lý Malus (Maluýt): Quang lé gi÷a hai mÆt trùc giao cña mét chïm s¸ng th× b»ng nhau
hai mÆt trùc giao hai mÆt trùc giao L 1= n 1 A 1 I 1 + n 2 I 1 A 2 + n 2 A 2 A 3 L 2= n 1 B 1 B 2 + n 1 B 2 I 2 + n 2 I 2 B 3 n 1sini 1 = n 2sini 2 Quang lé L 1 gi÷a A 1,A 3 v μ L 2 gi÷a B 1,B 3: A 2 A 3 I 2 B 3 n 2 n 1 A 1 I 1 B 2 B 1 i1 i 2 i1 i 2 2 2 I I 1 2 1 I B sini = 2 2 I A 1 1 2 I I sini = Suy ra n 1 B 2 I 2 = n 2 I 1 A 2 v μ L 1=L 2 2 2 I I 1 21 11 I Bn sinin = 2 2 I A 1 12 22 I In sinin =
2. C¬ së cña quang häc sãng 2.1. H μm sãng cña ¸nh s¸ng: ¸nh s¸ng l μ mét lo¹i sãng ®iÖn tõ: Tõ tr −êng v μ ®iÖn tr −êng biÕn thiªn trong kh«ng gian. E r H r v r ChØ cã th μnh phÇn ®iÖn tr −êng t¸c dông v μo m¾t míi g©y c¶m gi¸c s¸ng
T¹i r:(τ thêi gian trÔ) ) L2 tcos(a) c L T 2 tcos(a λπ −ω= π −ω E r → Dao ®éng cña lμ dao ®éng s¸ng: r O x0= a.cosωt -dao ®éng t¹i gèc O. x= acos ω(t -τ) = ) L2 tcos(ax λπ −ω= 2. 2. c−êng ®é s¸ng: C−êng ®é s¸ng t¹i mét ®iÓm lμ mét ®¹i l−îng cã trÞ sè b»ng n¨ng l−îng truyÒn qua mét ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Æt vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn s¸ng trong mét ®¬n vÞ thêi gian: I = ka2, k lμ hÖ sè tû lÖ. LÊy k = 1 cã: I = a2.
2.3. Nguyªn lý chång chÊt: Khi hai hay nhiÒu ¸nh s¸ng gÆp nhau th× tõng sãng riªng biÖt kh«ng bÞ c¸c sãng kh¸c l μ m nhiÔu lo¹n. Sau khi gÆp nhau, c¸c sãng ¸nh s¸ng vÉn truyÒn ®i nh − cò, Cßn t¹i nh÷ng ®iÓm gÆp nhau dao ®éng s¸ng b»ng tæng c¸c dao ®éng th μnh phÇn. 2.4. Nguyªn lý Huyghen: Nh÷ng sãng tõ nguån O truyÒn ra ngo μi mÆt kÝn bÊt k× S bao quang nguån O, cã tÝnh chÊt gièng hÖt nh÷ng sãng m μ ta sÏ cã, nÕu ta bá nguån O ®i v μ thay b»ng nh÷ng nguån phô (thø cÊp) thÝch h îp ph©n phèi trªn m Æt S.
3. Giao thoa ¸nh s¸ng bëi 2 nguån kÕt hîp 3.1. T¹o hai nguån s¸ng kÕt hîp: Hai sãng kÕt hîp cã hiÖu pha kh«ng ®æi . Hai nguån s¸ng kh¸c nhau kh«ng ®¸p øng ®iÒu kiÖn ®ã. khe Young hay g −¬ng Frenen : r 1 r 2 y O 1 D O 2 l O 2 O 1 S O 1 O 2 l μ 2 nguån kÕt hîp (thø cÊp) O 1 O 2 l μ 2 nguån kÕt hîp (¶o)
3.2. Kh¶o s¸t hiÖn t −îng giao thoa: ) L2 tcos(ax 1 1 λ π −ω= ) L2 tcos(ax 2 2 λ π −ω= )LL( 2 − 21 λ π =ϕΔ HiÖu pha Kho¶ng c¸ch 2 v©n s¸ng liªn tiÕp i= λD/l 2l D 1)(2ky λ += l D ky λ L = 1-L 2=r 1-r 2=k λ V©n s¸ng L 1-L 2=r 1-r 2=(2k+1) λ/2 V©n tèi r 1 r 2 y O 1 D O 2 l C¸c v©n giao thoa cã d¹ng hypecbol ®èi xøng qua v©n gi÷a. V©n gi÷a l μ v©n s¸ng
3.3. HiÖn t−îng giao thoa do ph¶n x¹ • ThÝ nghiÖm cña L«i (Lloyd) O I M V©n s¸ng L1-L2=OI+IM-OM =kλ V©n tèi L1-L2=OI+IM-OM=(2k+1)λ/2 Theo lý thuyÕt Thùc tÕ ng−îc l¹i → Sau ph¶n x¹ ®¶o pha π+− λ π =ϕΔ )LL( 2 21 L1 cña tia ph¶n x¹ dμi thªm λ/2 n1 n2 ChØ khi n2 > n1
4. Giao thoa g©y bëi c¸c b¶n máng 4.1. B¶n máng cã bÒ dÇy thay ®æi -V©n cïng ®é d μ y O C M B d R n L 1 - L 2 =OB+n(BC+CM) -(OM+ λ/2) = n(BC+CM) -RMλ/2 HiÖu quang lé: i 1 i 2 RM=BM.sin i 1=2d.tg i 2.sin i 1 BC = CM = d/cos i 2 2 isintgi.d2 icosd2 nLLL 12 2 21 λ −=−=Δ − Tia lã cña tia ph¶n x¹ tõ ®¸y d −íi (®á) giao thoa víi tia ph¶n x¹ tõ mÆt trªn (xanh) cña tÊm i 1
n isin isin 2 1 = n isin isin 1 2 = 1 22 2 isinn n 1 icos −= )isinn( icosn d2 isintgi.d2 1 22 2 12 = − 2 1 )isinn(d2L 22 λ −−=Δ V©n s¸ng: L 1-L 2 =k λ V©n tèi: L 1-L 2 =(2k+1) λ/2 Gãc nh×n x¸c ®Þnh => i 1 x¸c ®Þnh =>Mçi v©n øng víi mét ®é dÇy d x¸c ®Þnh => V©n cïng ®é dÇy
• Nªm kh«ng khÝ d HiÖu quang lé L1-L2 =2d+ λ/2 V©n s¸ng: L1-L2 =2d+ λ/2=k λ dS = (2k-1)λ/4 V©n tèi: L1-L2 =2d+λ/2=(2k+1) λ/2 dT =k.λ/2 øng dông: KiÓm tra ®é ph¼ng cña kÝnh sai sè 0,03-0,003 μm Tia lã cña tia ph¶n x¹ tõ ®¸y d−íi (®en) tÊm trªn giao thoa víi tia ph¶n x¹ tõ mÆt trªn (®á) cña tÊm d−íi
• V©n trßn Niut¬n dk R rk V©n tèi : dk =k. λ/2 B¸n kÝnh v©n: 2 k 2 k −−= )dR(Rr kRRd2rk k λ=≈ V©n s¸ng : dk =(2k-1). λ/4 Tia ph¶n x¹ tõ tÊm ph¼ng (xanh) vμ Tia ph¶n x¹ tõ mÆt cong cÇu (®á) giao thoa víi nhau:
4.2. B¶n máng cã bÒ dÇy kh«ng ®æi - V©n cïng ®é nghiªng d, n 2 1 )isinn(d2L 22 λ −−=Δ ΔL=k λ S¸ng ΔL=(2k+1) λ/2 Tèi M Tia lã cña tia ph¶n x¹ tõ ®¸y d −íi giao thoa víi tia ph¶n x¹ tõ mÆt trªn cña tÊm i 1 C¸c v©n giao thoa s¸ng tèi l μ c¸c vßng trßn ®ång t©m. d=const → v©n tuú thuéc v μo i 1 → V©n cïng ®é nghiªng
4.3. øng dông hiÖn t −îng giao thoa • Khö ph¶n x¹ c¸c mÆt kÝnh ntk n ntk > n > 1 ΔL=2dn= λ 0/2 4n4 d 0 λ = λ = λ 0 trong ch©n kh«ng, λ trong líp phñ = nn tk λ 0 =0,555 μ m ¸nh s¸ng nh¹y nhÊt • §o chiÕt suÊt chÊt láng v μ chÊt khÝ - Giao thoa kÕ Rª l©y (Rayleigh) Thay b»ng chÊt cÇn ®o dÞch ®i m kho¶ng v©n m λ = (n-n 0)d n 0 d m n + λ = d 2 èng ®Òu ®ùng chuÈn n 0 n 0 d n
• §o chiÒu dμi - Giao thoa kÕ Maikenx¬n Micheson G1 G2 P’ P O A M2 M1 M’2 l ΔL=0 V©n trung t©m s¸ng DÞch ®i m kho¶ng v©n 2l = mλ l = mλ/2 • ThÝ nghiÖm Maikenx¬n Chøng minh tiªn ®Ò Anhxtanh vÒ vËn tèc AS Gi¶ thiÕt: Tr¸i ®Êt quay quanh mÆt trêi víi vËn tèc v. Theo c¬ häc cæ ®iÓn vËn tèc AS : däc theo ph−¬ng ch®éng cña tr¸i ®Êt: c// = c±v Vu«ng gãc víi ph−¬ng c® cña tr¸i ®Êt: c⊥ = c
G 1 G 2 P O A M 2 M 1 t 1 thêi gian ®i AM 1, t 2 thêi gian ®i AM 2 2 222 2 1 1 c c2 vc c2 vcvc t β− = − = + + − = llll c v =β 2 2 1 1 1 β+≈ β− )1( c 2 t 2 2 β+= l AM 1=AM 2 = l AM 2// ph −¬ng ch®éng tr¸i ®Êt AM 1 ⊥ ph −¬ng ch®éng tr¸i ®Êt
앞 20페이지만 표시됩니다. 전체를 보려면 자료를 다운로드하세요.
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!
댓글 (0)
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!