Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 4: Nhiễu xạ ánh sáng

Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 4: Nhiễu xạ ánh sáng cung cấp cho học viên các kiến thức về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng; nguyên lý Huyghen - Frenen; phương pháp đới cầu Frênen; nhiễu xạ gây bởi các sóng phẳng; nhiễu xạ ánh sáng trắng qua cách tử;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 4: Nhiễu xạ ánh sáng 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 4 NhiÔu x¹ ¸nh s¸ng 1. HiÖn t−îng Lç to nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng Lç nhá gãc nhiÔu x¹ ¶nh ϕ nhiÔu x¹ Tia s¬ cÊp , tia nhiÔu x¹ lμ hiÖn t−îng tia s¸ng lÖch khái ph−¬ng truyÒn khi ®i gÇn ch−íng ng¹i 2. Nguyªn lý Huyghen - Frenen BÊt k× ®iÓm nμo mμ AS truyÒn qua ®Òu trë thμnh nguån s¸ng thø cÊp ph¸t AS vÒ phÝa tr−íc nã. Biªn ®é vμ pha cña nguån thø cÊp lμ biªn ®é vμ pha cña nguån thùc g©y ra t¹i vÞ trÝ cña nguån thø cÊp Biªn ®é tõ dS chiÕu ®Õn M dS A( θ0 , θ)dS θ,θ0 cμng θ r a(M) = r1 θ 0 2 r1r2 nhá A cμng O M lín A( θ0 , θ)dS r1 + r2 S x( M ) = ∫ cos ω( t − ) S r1r2 v 3. Ph−¬ng ph¸p ®íi cÇu Frªnen 3.1 §Þnh nghÜa, tÝnh chÊt ®íi cÇu Frªnen: b+3 λ πRb ΔS = λ θ 2 λ R + b R Σ3 b + Σ1 Σ 2 Rbλ O 0 M rk = k Σ4 2 Σ B b R+b λ b+ 2 k=1, 2,... 2 λ 1 b + 4 a tû lÖ nghÞch víi θ: a k = (a k −1 + a k +1 ) 2 a1> a2> a3>...> an>... 2 HiÖu quang lé AS tõ 2 ®íi cÇu liªn tiÕp ΔL=λ/2 Biªn ®é s¸ng t¹i M: a=a1-a2+ a3- a4... ± an... + n lÎ, - n ch½n 3.2. NhiÔu x¹ qua lç trßn g©y bëi nguån ®iÓm ë gÇn: Cã n ®íi cÇu, Biªn ®é s¸ng t¹i M R O M a=a1 -a2 + a3 - a4 ... ± an + n lÎ, - n ch½n a1 a1 a3 a3 a5 an a = + ( − a 2 + ) + ( − a 4 + ) + ... ± 2 2 2 2 2 2 a1 a n a= ± + n lÎ, - n ch½n 2 2 a 2 NhiÒu ®íi cÇu an ->0 => I0=a 2 I 0 = 1 4 Chøa sè lÎ ®íi cÇu a1 a n 2 I = ( + ) > I0 2 2 a a Chøa sè ch½n ®íi cÇu I = ( − ) < I0 1 n 2 2 2 n=2 => I2=0 n=1 => I1=a12=4I0 3.3. NhiÔu x¹ qua ®Üa trßn: m+3 §Üa b¸n kÝnh r 0 che mÊt m+1 M m ®íi cÇu. AS tõ ®íi r0 O cÇu m+1 chiÕu tíi M a = am+1-am+2+ am+3- ... m+2 a m +1 a m+1 a m+3 a m+3 a m +5 a= +( − a m+2 + )+( − a m+4 + ) + ... 2 2 2 2 2 a m+1 a= 2 Che c¸c ®íi cÇu (hoÆc ch½n hoÆc lÎ) ®Ó t¨ng c−êng ®é s¸ng a=a1-a2+ a3- a4... ± an -> a=a1+ a3... +alÎ 4. NhiÔu x¹ g©y bëi c¸c sãng ph¼ng δ A AB=b ϕ M 4.1.Qua mét khe hÑp F BÒ réng O mçi d¶i δ=λ/2sinϕ B Σ0 I1 Sè d¶i I0 Σ4 Σ2 Σ n = b 2b sin ϕ λ/2 = λ / 2 sin ϕ λ 1 Σ3 HiÖu quang lé gi÷a 2 tia tõ 2 d¶i liªn tiÕp: Chóng dËp t¾t nhau tõng ®«i mét ΔL=λ/2 2b sin ϕ §iÒu kiÖn cùc tiÓu: M tèi n= = 2k λ λ sin ϕ = k k = ±1, ±2... Trõ k=0 b §iÒu kiÖn cùc ®¹i: M s¸ng 2b sin ϕ λ n= = 2k + 1 sin ϕ = ( 2k + 1) λ 2b k = 1, ±2, ±3... Trõ k=0 vμ k=-1 øng víi k=0, -1 trïng víi cùc ®¹i gi÷a I0 sinϕ=0 cùc ®¹i gi÷a λ λ λ sin ϕ = ± ,±2 ,±3 ... b b b I1 I cã c¸c cùc tiÓu 2 λ λ λ λ λ −λO sinϕ sin ϕ = ±3 ,±5 ,... −2 2 2b 2b b b b b cã c¸c cùc ®¹i Tû lÖ I0 :I1 :I2: I3...=1: 0,045:0,016:0,008... NhËn xÐt: 1 Cùc ®¹i gi÷a cã bÒ réng gÊp ®«i c¸c cùc ®¹i bªn. 2 Cùc ®¹i gi÷a cã c−êng ®é gÊp tr¨m lÇn c¸c cùc ®¹i bªn. 4.2. NhiÔu x¹ qua nhiÒu khe hÑp. C¸ch tö dsinϕ d>b>λ λ d b M sin ϕ = k ϕ b F Cã c¸c cùc tiÓu chÝnh. N/CPh©n bè c−êng ®é s¸ng I E gi÷a hai cùc tiÓu chÝnh: HiÖu quang lé gi÷a 2 tia t−¬ng øng tõ 2 khe liªn tiÕp L1 − L 2 = d sin ϕ = kλ λ sin ϕ = k cã c¸c cùc ®¹i chÝnh. d k =0, ±1, ±2... k=0 cùc ®¹i gi÷a. Gi÷a c¸c cùc ®¹i chÝnh cã c¸c cùc tiÓu t¹i λ λ d sin ϕ = ( 2k + 1) sin ϕ = ( 2k + 1) 2 ...