Đang tạo bản xem trước...
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
Hiển thị 20 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!