Chương 1 Giao thoa ánh sáng

Giao thoa gây bởi các bản mỏng là sự giao thoa của các tia phản xạ trên hai mặt của bản mỏng.. • GIAO THOA VỚI BẢN MỎNGThin film interferenceCHỦ ĐỀ 4 Dạng 1: Bản mỏng hai mặt song song

BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG

1

CHƯƠNG I: GIAO THOA

ÁNH SÁNG

KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2013-2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2013-2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

Cô Nguyễn Thị Hảo

Chủ đề 1

3

• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG

(Young’s double slit experiment)Chủ đề 1

Nhà vật lí người Anh

4

+ S,S1 và S2 là các lỗ nhỏ.

+ S1và S2: hai nguồn sáng thứ cấp (theo nguyên lý Huygens)

+ Để dễ quan sát hơn, người ta thay S,S1 ,S2 bằng các khe hẹp.

← Vân sáng trung tâm k=0

vân sáng , tối xen kẽ.

Là những đường hyperbol nhưng D lớn  xem là vân thẳng

• THÍ NGHIỆM KHE YOUNGChủ đề 1

Video

l : khoảng cách giữa 2 khe

D : Khoảng cách từ 2 khe tới màn quan sát

d : khoảng cách từ nguồn S đến 2 khe S1 S2

λ : bước sóng ánh sáng tới

• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG(Young’s double slit experiment)Chủ đề 1

7

• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG

(công thức cần nhớ)

Chủ đề 1

1 Điều kiện cho cực đại giao thoa: δ = kλ (k=0,±1±2…)

2 Điều kiện cho cực tiểu giao thoa:

3 Bề rộng khoảng vân:

4 Vị trí vân sáng:

5 Vị trí các vân tối:

1 (2 1) ( ) (k=0, 1, 2 )

D i

• THÍ NGHIỆM KHE YOUNG

Chủ đề 1

9

 Dạng 1: Xác định khoảng vân, vị trí vân

 Dạng 2: Tính số vân trên miền giao thoa cho trước

 Dạng 3: Giao thoa khe Young trong môi trường có chiết suất n

Dạng 4: Giao thoa với chùm ánh sáng đa sắc, ánh sáng trắng

 Dạng 5: Thay đổi khoảng cách màn, khe S

 Dạng 6: Dịch chuyển hệ vân (dịch khe S lên xuống, thêm bản mỏng sau khe S1, S2)

- Gọi L là bề rộng vùng giao thoa cho trước (đối xứng qua vân TT)

 Dạng 3: Giao thoa khe Young trong môi trường có chiết suất n

Gọi λ là bước sóng ánh sáng trong chân không ( hay không khí)

Trong môi trường có chiết suất n thì:

' '

n i i

Góc α rất nhỏ

+ Hai nguồn sáng S1 ,S2 là ảnh ảo của S qua 2 gương phẳng G1

và G2 S1và S2trở thành hai nguồn sáng thứ cấp và chúng phát ra hai chùm sáng kết hợp.

+ S, S1, S2 nằm trên đường tròn (A,r)

l = S1 S2 =2rα

D=IO = IA+AO = r + a λ: bước sóng ánh sáng

Giao thoa trường L= MN= 2aα

− Màn //S1S2

Hệ vân: thẳng, sáng, tối xen kẽ, cách đều nhau (nếu S là khe hẹp)

N M

• GIAO THOA VỚI GƯƠNG FRESNEL

CHỦ ĐỀ 2

CHỦ ĐỀ 2

• GIAO THOA VỚI 2 BÁN THẤU KÍNH BILLET

(Billet half lens)CHỦ ĐỀ 3

S1 S2 là ảnh của S qua thấu kính

Giao thoa gây bởi các bản mỏng là sự giao thoa của các tia phản xạ trên hai mặt của bản mỏng

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

(Thin film interference)CHỦ ĐỀ 4

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

(Thin film interference)CHỦ ĐỀ 4

Dạng 1: Bản mỏng hai mặt song song có bề dày không đổi

Lưu ý: tia phản xạ trên bề mặt

có chiết quang hơn thì quang

lộ +λ/2

15

 Nếu tia phản xạ từ môi trường chiết quang kém sang hơn thì sóng phản xạ ngược pha sóng tới Pha dao động thay đổi một lượng π Quang lộ tăng thêm λ /2

 Nếu tia phản xạ từ môi trường chiết quang hơn sang kém thì sóng phản xạ cùng pha sóng tới Pha dao động, quang lộ tăng không đổi

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

Dạng 1: Bản mỏng hai mặt song song có bề dày không đổi

- Bậc giao thoa ở tâm Po là lớn nhất , vân cáng xa có P giảm

(Do ra xa tâm i tăng, r tăng, cosr giảm nên P giảm)

- Po nguyên  tâm là điểm (vân) sáng

- Po bán nguyên  tâm là điểm (vân)tối

- e giảm  Po giảm nên vân sẽ chạy vào tâm, hệ vân thu hẹp

- e tăng  Po tăng nên vân xuất hiện thêm, hệ vân mở rộng

- Bản không khí là lớp không khí bề dày e giới hạn bởi 2 bản thủy tinh song song.

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

P=150,5 Vân tối thứ 1 P=150 Vân sáng thứ 1

1 Hiệu quang lộ 2 tia phản xạ ở 2 mặt bản song song

2 Bậc giao thoa tại tâm

Hệ vân: Những đường thẳng sáng, tối cách đều nhau, song song cạnh nêm Cạnh nêm là vân tối thứ 0 (e=0)

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

 Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Nêm

- Nêm là 1 bản mỏng của 1 môi trường trong suốt giới 2 bởi 2 mặt phẳng

- Nêm không khí, môi trường KK giới hạn bởi 2 bản thủy tinh mỏng

- Vân giao thoa định xứ trên mặt nêm

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

 Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Nêm

1 Hiệu quang lộ 2 tia phản xạ ở 2

mặt nêm

2 Bề dày nêm ứng vân sáng thứ k

3 Bề dày nêm ứng vân tối thứ k

4 Vị trí vân sáng trên mp nêm

5 Vị trí vân tối trên mp nêm

sk sk

=

Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

- Hệ gồm TK phẳng lồi đặt tiếp xúc trên tấm kính phẳng Lớp KK ở giữa có bề dày thay đổi

- Chiếu chùm sáng song song vuông góc lớp KK Quan sát thấy hệ vân giao thoa định xứ trên mặt cong TK

- Hệ vân: Những vân tròn sáng tối, đồng tâm Càng ra xa hệ vân càng sít lại.

- Tại tâm là vân tối thứ 0 (e=0)

X = ek

Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

Nếu môi trường giữa thấu kính và bản thủy tinh phẳng có chiết suất n>1 thì:

Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

 Dạng BT 1: Tính bán kính vân sáng, tối

 Dạng BT 2: Tính bề dày lớp KK ứng vân sáng, tối

 Dạng BT 3: Dịch chuyển tấm thủy tinh

Dạng 2: Bản mỏng có bề dày thay đổi – Vân tròn Newton

• GIAO THOA VỚI BẢN MỎNG

CHỦ ĐỀ 4

- Khi dịch tấm thủy tinh ra xa, bề dày lớp không khí tăng lên

- Các vân giao thoa chạy về tâm, biến mất

- Vân thứ k chạy về tâm khi bản thủy tinh dịch ra đoạn bằng bề dày lớp

KK thứ k:

X = ek

Video – VÂN TRÒN NEWTON

29