Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 6: Giao thoa ánh sáng

6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG 6.2 KHÁI NIỆM VỀ GTAS, ĐK CÓ GT 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM 6.4 GIAO THOA DO PHẢN XẠ 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG 6.6 ỨNG DỤNG HIỆN TƢỢNG GTAS 6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG _ Quang học sóng: nghiên cứu về , sự và .. của ánh sáng với môi trƣờng vật chất dựa trên cơ sở tính chất sóng của ánh sáng. _ Quang lộ của ánh sáng trong thời gian t là quãng đƣờng ánh sáng truyền đƣợc trong chân không trong khoảng thời gian đó: L  A B s L  Trong môi trƣờng đồng tính có chiết suất n, ta có: Quang lộ: Môi trƣờng có chiết suất thay đổi liên tục: Qua nhiều môi trƣờng có chiết suất n1, n2, B A L n.ds  i iL n s A B s1 s2 s3 ds A B 6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG   Hàm sóng: O 0E Asin t  M 2 L E Asin( t )      M Sóng tại M luôn trễ pha hơn sóng tại nguồn một lƣợng: 6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG dS 2E PI kA S.t S    Cƣờng độ sáng: Nguyên lí chồng chất ánh sáng: _ Các sóng riêng biệt không bị nhiễu loạn khi gặp nhau. _ Tại những điểm gặp nhau, dao động sóng bằng các dao động thành phần. 6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG _ Sau khi gặp nhau các sóng ánh sáng vẫn truyền đi nhƣ cũ. Nguyên lí Huygens: Bất kỳ một điểm nào nhận đƣợc sóng ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng phát ás về phía trƣớc nó. 6.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG 6.2 KHÁI NIỆM VỀ GTAS, ĐIỀU KIỆN CÓ GT 1 - Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều ánh sáng tạo ra những điểm cƣờng độ sáng đƣợc tăng cƣờng hoặc giảm bớt. 2 - Điều kiện có giao thoa là: các sóng tới phải là sóng (cùng , hiệu số pha không đổi theo thời gian). 3 – Nguyên tắc tạo ra 2 sóng kết hợp: Tách sóng phát ra từ một nguồn duy nhất thành 2 sóng, sau đó lại cho chúng gặp nhau (khe Young, gƣơng Fresnel,). _ Hai nguồn riêng biệt thông thƣờng không có tính kết hợp). TẠO HAI NGUỒN KẾT HỢP P S 2 S 1 S E O Vùng GT KHE YOUNG GƢƠNG FRESNEL  S Maøn chaén G 2 G 1 E O Vùng GT S 2 S 1 I TẠO HAI NGUỒN KẾT HỢP r 1 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM Sơ đồ thí nghiệm khe Young B O y M r 2 1 1 2 L E (M) Asin( t )      2 2 2 L E (M) Asin( t )      O 1 O 2 1 20 0 E E Asin t   Độ lệch pha: 1 2 2 ( )L L      Tổng hợp hai sóng  2 30 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM _ Đạt CĐ khi hiệu pha bằng: _ Đạt CT khi hiệu pha bằng: Điều kiện Cực đại, Cực tiểu: 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM Điều kiện giao thoa cực đại cực tiểu 1 2L L  1 2L L  1 22 (L L )    1 22 (L L )    _Độ lệch pha: 1 2 2 ( )L L      Điều kiện Cực đại, Cực tiểu: 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM k 0, 1, 2, 3,...    Vị trí vân sáng Vị trí vân tối s D y k   t 1 D y (k ) 2    r 1 B O y y M r 2 O 1 O 2 D  H M 1 2 1 2 1 y L L r r O H .tg D        6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM _ Với k = 0  ys = 0: gốc O trùng với vân cực đại giao thoa (vân sáng trung tâm). _ Khoảng vân: là khoảng cách giữa vân sáng (hay 2 vân tối) kế tiếp: D i   O y M i VSTT i Giao thoa với ánh sáng trắng O y M VSTT - Vân trung tâm có màu trắng. - Hai bên có các dải màu biến đổi liên tục, viền tím bên trong, đỏ bên ngoài. - Vùng tím của quang phổ bậc 3 có thể phủ lên vùng đỏ của quang phổ bậc 2. 6.3 GIAO THOA BỞI 2 NGUỒN ĐIỂM 6.4 GIAO THOA DO PHẢN XẠ Thí nghiệm của Lloyd _ Những điểm M mà lí thuyết dự đoán là sáng thì lại tối và ngƣợc lại. D O 1 M O 2  chứng tỏ pha của sóng phản xạ đã thay đổi một lƣợng  khi ánh sáng phản xạ trên bề mặt môi trƣờng có chiết suất lớn hơn môi trƣờng tới.  tia phản xạ dài thêm một đoạn λ/2 . 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG 1. Bản mỏng có bề dày thay đổi d r i B C M R O 2 2 1 2L L 2d n sin i 2     _ Hiệu quang lộ: Cực đại: Cực tiểu: 1 2L L k   1 2 1 L L (k ) 2        C M d I L 1  2 1 1 2L L 2d 2     Vị trí vân tối: td k 2   (k = 0,1,2,) s 1 d k 2 2        Vị trí vân sáng: (k = 1,2,3 ) 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG Cạnh nêm là vân tối (k = 0) 1.a. Nêm không khí   Ví dụ: Chiếu chùm ás đơn sắc có λ=0,6m vuông góc với mặt dƣới của nêm không khí. Khoảng cách giữa 4 vân sáng kế nhau là 1,8mm. Tính góc nghiêng  của nêm.  d Giải 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG 1.b Vân tròn Newton O R M d k r k H C rk 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG O R d k r k H C 2 2 2 k k kr R (R d ) 2Rd    kr k.R  k =1, 2, 3, rk td k 2  Vị trí vân tối: _ Bán kính vân tối thứ k: s 1 d k 2 2        Vị trí vân sáng: 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG 1.b Vân tròn Newton   1 2L L 2d 2     M 2. Bản mỏng có bề dày không đổi i i n d M F 2 2 1 2L L 2d n sin i 2      Vân sáng  1 2 1 L L (k ) 2     1 2L L k   6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG _ Vân giao thoa là những vòng tròn sáng, tối xen kẽ trên tiêu diện của TK, có tâm F (vân cùng .) Vân tối  3. Hình ảnh giao thoa trong tự nhiên: 6.5 GIAO THOA BỞI BẢN MỎNG 6.6 ỨNG DỤNG HIỆN TƢỢNG GIAO THOA AS _ Khử phản xạ các mặt kính _ Kiểm tra phẩm chất các mặt quang học _ Đo chiết suất của chất lỏng, khí – giao thoa kế Rayleigh _ Đo khoảng cách, độ dài – giao thoa kế Michelson _ Toàn kí.