Chương II.ppt

Thuyết điện từ về ánh sáng của Maxwel - ánh sáng là sóng điện từ, sóng ánh sáng là sóng ngang - Khi truyền đến mắt, véc tơ E tác dụng lên võng mạc gây ra cảm giác sáng, do đó véc tơ E l

Chương II

Một số khái niệm cơ bản

I.Cơ sở của quang học tia

1.Định luật truyền thẳng ánh sáng:trong môi trường

trong suốt, đồng tính và đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng

r

II Cơ sở của quang học sóng

1 Thuyết điện từ về ánh sáng của Maxwel

- ánh sáng là sóng điện từ, sóng ánh sáng là sóng ngang

- Khi truyền đến mắt, véc tơ E tác dụng lên võng mạc gây

ra cảm giác sáng, do đó véc tơ E là véc tơ sáng

- Tập hợp ánh sáng có bước sóng 0,4µm đến 0,7µm tạo

thành ánh sáng trắng

2 Quang lộ: Xét hai điểm A, B cách nhau r trong môi

trường chiết suất n

Quang lộ giữa hai điểm AB là: L = nr

4 Hàm sóng ánh sáng: Xét sóng ánh sáng phẳng đơn sắc, truyền đi theo trục y với vận tốc v trong môi trường chiết suất n

Gỉa sử tại O phương trình dao động sáng:

Tại M cách O một khoảng r phương trình dao động sáng:

t cos A

) O (

)

L

2 t

cos(

A

) c

L T

2 t

cos(

A

) c

L t

( cos A

) t

( cos A

) M ( x

λ

π

− ω

=

π

− ω

=

− ω

= τ

− ω

=

5 Nguyên lý chồng chất sóng: Khi có 2 hay nhiều sóng gặp nhau thì từng sóng riêng biệt không bị các sóng khác làm nhiễu loạn Sau khi gặp nhau các sóng truyền đi như cũ, tại chỗ gặp nhau dao động sáng bằng tổng các dao động sáng thành phần.

6 Nguyên lý Huygens: Mỗi điểm trong không gian nhận ánh sáng từ nguồn thực truyền đến đều trở thành nguồn

phát sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó

GIAO THOA SÁNH SÁNGI.Định nghĩa: Là hiện tượng gặp nhau của 2 hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp, kết quả trong miền giao thoa xuất hiện các vân sáng và tối xen kẽ nhau.

II Khảo sát hiện tượng giao thao sánh sáng

1.Điều kiện cực đại, cực tiểu giao thoa

Xét hai nguồn sóng ánh sáng kết hợp phát ra ánh sáng đơn sắc bước sóng λ

t cos A

) S (

tcosA

)S(

Tại M nhận được hai dao động sáng:

Điều kiện cực đại giao thoa:

Điều kiện cực tiểu giao thoa:

)

L

2 t cos(

=

) L 2 t cos(

k = ± ±

2

) 1 k 2 ( L

k = ± ±

2 Vị trí vân giao thoa

r1 2  s



D k

y s = λ

→

2

) 1 k 2

( D

y r

 2

) 1 2

k = ± ±

2 , 1 , 0

D )

1 k ( y

y

+

Giao thoa gây bởi bản mỏngI.Giao thoa do phản xạ

Thí nghiệm Lloyd:

Khi phản xạ trên môi trường chiết quang hơn môi trường chứa tia tới quang lộ của tia phản xạ dài thêm một đoạn λ/2

II Giao thoa gây bởi bản mỏng có độ dày thay đổi

III Giao thoa gây bởi bản mỏng có cùng độ dày

2

sin

1 2

IV.Giao thoa gây bởi nêm không khí

Đó là lớp không khí hình nêm giới hạn giữa hai bản thủy tinh phẳng đặt nghiêng với nhau một góc α rất nhỏ

Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc

song song vuông góc với mặt dưới

của nêm

Tại điểm M ở mặt trên của nêm có

sự gặp nhau của hai chùm tia kết hợp

Hiệu quang lộ của hai tia:

2

) 1 k 2

( 2

d 2 L

Bề dày của lớp không khí tại đó có vân tối:

Điều kiện cực đại giao thoa:

Bề dày của lớp không khí tại đó có vân sáng:

Vân giao thoa là những đường thẳng song song với cạnh nêm, tại cạnh nêm là vân tối

,

3 , 2 , 1 ,

L − = + =

2

2

1 2

,

4 , 3 , 2 ,

1 4

) 1 2

V Vân tròn Newton: Một thấu kính phẳng – lồi đặt tiếp xúc với tấm thủy tinh phẳng

Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song vuông góc với bản thủy tinh, các tia phản xạ ở mặt trên và mặt dưới của bản mỏng giao thoa với nhau

Bề dày của lớp không khí tại đó có vân tối:

Bề dày của lớp không khí tại đó có vân sáng:

Do tính chất đối xứng nên vân giao thoa là những vòng tròn đồng tâm Bán kính vân tối thứ k

k R

,

3 , 2 , 1 ,

1 4

) 1 2

Ứng dụng của hiện tượng giao thao ánh sángI.Kiểm tra các mặt kính phẳng và lồi

II Khử phản xạ trên các mặt kính

Phủ lên tấm thủy tinh một màng mỏng

trong suốt bề dàyd, chiết suất n sao

k nd

nd

L

4

) 1 2

( 2

) 1 2

(

2 2

2

=

∆

IV Giao thoa kế Rayleigh (Rêlây)

Khi thay một trong hai ống bằng chất lóng có chiết suất n cần nghiên cứu thì hiệu quang lộ của hai tia thay đổi một lượng:

Hệ vân dịch chuyển m vân

Chiết suất của chất lỏng:

d ) n n

( L

m

V Giao thoa kế Michelson ( Maikenxơn)

Dịch chuyển gương G2 song song với chính nó dọc theo tia sáng một đoạn ℓ, hệ vân dịch chuyển m vân thì:

VI Thí nghiệm Michelson

Vận tốc trái đất so với mặt trời

là v = 3.104m/s

Theo cơ học cổ điển vận tốc ánh sáng

đối với hệ quy chiếu trái đât theo

v c

c v

c v

+

−

β ;1

1 2

2

2 2

2 2









−

=

→ +

=

′

=

2 1

2 1

1

2 4

2

2 1

2 1

2 2

1

β

c t

t

v c

Khúc xạ

Khuc xa.exe

Phản xạ toàn phần

Phanxatoanphan.swf

Sợi quang

soiqua nghoc.swf

Đường truyền tia sáng

duongtruyentiasang.exe

Tạo ảnh qua thấu kính

Anh ao.exe

Giao thao kế 1

Giao thoa ke MiChelson.exe

Sóng điện từ

Songdientu1.exe

Giao thoa kế 2

GiaothoakeMichealson.swf