Bài giảng Vật lý đại cương - Chương I: Giao thoa ánh sáng

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương I: Giao thoa ánh sáng

1. Vật lý đại c−ơng Quang học sóng Bμi giảng của PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Tr−ờng Đại học Bách Khoa Hμ nội
2. Ch−ơng I Giao thoa ánh sáng 1. Các khái niệm cơ sở 1.1 Quang lộ: Quang lộ L giữa hai điểm A, B (AB=d) lμ đoạn đ−ờng ánh sáng truyền đ−ợc trong chân không trong khoảng thời gian t, trong đó t lμ khoảng thời gian mμ ánh sáng đi đ−ợc đoạn AB trong môi tr−ờng.
3. ABd d = t ⇒L= ct L= nd. v c n = chiết suất môi tr−ờng v n2d2 Nếu ánh sáng đi qua n d n1d1 3 3 nhiều môi tr−ờng: n d L=n1d1+n2d2+ +nndn = ∑ i i i 1.2. Định lý Malus (Maluýt): Quanglộgiữahaimặttrựcgiaocủamột chùm sáng thì bằng nhau
4. hai mặt trực giao hai mặt trực giao Quang lộ L1 giữa A1,A3 vμ L2 giữa B1,B3: B1 L1= n1A1I1+n2I1A2+n2A2A3 B2 L2= n1B1B2+n1B2I2+n2I2B3 A1 i1 n i1 1 I I1 2 n1sini1 = n2sini2 i2 I A A2i n B2I2 1 2 2 2 B sini = sini2 = 3 1 I I A3 I1I2 1 2 n1 B 2I2 n2 I 1A2 n1 sini 1= n2 sini 2 = I1I2 I1I2 Suy ra n1B2I2 = n2I1A2vμ L1=L2
5. 2. Cơ sở của quang học sóng 2.1. Hμm sóng của ánh sáng: ánh sáng lμ một loại sóng điện từ: Từ tr−ờng vμ điện tr−ờng biến thiên trong không gian. r E vr r H Chỉ có thμnh phần điện tr−ờng tác dụng vμo mắt mới gây cảm giác sáng
6. r → Dao động củaE lμ dao động sáng: 2π L O r x= a cos( ω − t ) λ x0= a.cosωt -dao động tại gốc O. Tại r:(τ thời gian trễ) x= a.cos ω(t -τ) = 2π L 2π L a cos(ω) − t = a cos( ω − t ) T c λ 2. 2. c−ờngđộsáng: C−ờngđộsángtại mộtđiểmlμ một đại l−ợng có trịsốbằngnăngl−ợng truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với ph−ơng truyền sáng trong một đơn vị thời gian: I = ka2, k lμ hệ số tỷ lệ. Lấy k = 1 có: I = a2.
7. 2.3. Nguyên lý chồng chất: Khi hai hay nhiều ánh sáng gặp nhau thì từng sóng riêng biệt không bị các sóng khác lμm nhiễu loạn. Sau khi gặp nhau, các sóng ánh sáng vẫn truyền đi nh− cũ, Còn tại những điểm gặp nhau dao động sáng bằng tổng các dao động thμnh phần. 2.4. Nguyên lý Huyghen: Những sóng từ nguồn O truyền ra ngoμi mặt kín bất kì S bao quang nguồn O, có tính chất giống hệt những sóng mμ ta sẽ có, nếu ta bỏ nguồn O đi vμ thay bằng những nguồn phụ (thứ cấp) thích hợp phân phối trên mặtS.
8. 3. Giao thoa ánh sáng bởi hai nguồn kết hợp 3.1. Tạo hai nguồn sáng kết hợp: Hai sóng kết hợp có hiệu pha không đổi. Hai nguồn sáng khác nhau không đáp ứng điều kiện đó. khe Young hay g−ơng Frenen: r S 1 r O 2D y l 1 O1 O2 O2 O O lμ 2 nguồn 1 2 O1O2 lμ 2 nguồn kết hợp kết hợp (thứ cấp) (ảo)
9. r 3.2. Khảo sát hiện t−ợng 1 r O 2D y 2π L1 l 1 giao thoa:x = a cos( ω − t ) O 1 λ 2 2π L2 2 2 x=2 a cos( ω − t )Tổng hợp:A =2a (1+cosΔϕ) λ 2π Hiệu pha:Δ ϕ(LL) = − λ 1 2 λD ΔL = L -L =r -r =kλ Vân sáng ys = k S 1 2 1 2 l ΔLT = L1-L2 λD yt=(2k + 1) = r1-r2=(2k+1)λ/2 Vân tối 2l Khoảng cách 2 vân sáng liên tiếp i= λD/l Các vân giao thoa có dạng hypecbol đối xứng qua vân giữa. Vân giữa lμ vân sáng
10. • Giao thoa ánh sáng trắng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm