3.+c2+ +nhieu+xa
Post on 05-Jul-2015
3.565 Views
Preview:
TRANSCRIPT
BÀI TẬP QUANG HỌC
1
Tuần 5: Nhiễu xạ qua lỗ tròn – Đới cầu Fresnel
Thời gian: Tuần 5 – tuần 7
KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƢƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2011-2012
DẠNG BÀI TẬP
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖTRÒNChủ đề 1
• NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP CHỦ ĐỀ 2
• NHIỄU XẠ QUA 2, NHIỀU KHE HẸPCHỦ ĐỀ 3
• CÁCH TỬ NHIỄU XẠCHỦ ĐỀ 4
Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ?
Nhiễu xạ và giao thoa khác nhau thếnào?
Câu hỏi tuần sau
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖTRÒNChủ đề 1
k
abS
a b
Đới cầu Fresnel
S: nguồn sángP: điểm được chiếu sáng
: mặt sóng cầua: bán kính mặt cầu Sb: khoảng cách từ điểm
quan sát đến mặt sóng cầu
2. Bán kính đới cầu thứ k:
3. Diện tích các đới cầu:
.k
abr k
a b
1. Biên độ dao động tại P do các đới gây ra: ap = a 1 – a 2 + a 3 …± a n
k
abS
a b
k
abS
a b
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖTRÒNChủ đề 1
Gọi n là số đới chứa trong lỗ tròn
1
2 2
nP
aaa
Dấu + n lẻDấu – n chẵn
k
abS
a b
BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN
BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN
Ta có thể thay đổi b để quan sáng cƣờng độ sáng tại tâm P
Phƣơng pháp đƣờng xoắn ốc
Biên độ sóng tới: a = ao =OIĐới Fresnel thứ nhất:
- Nửa vòng tròn OA. - Biên độ: a1=OA=2OI
CBiên độ sóng tới: a = ao =OIĐới Fresnel thứ hai:
- Nửa vòng tròn AB. - Biên độ: a2=AB
2 đới Fresnel: - Biên độ: aP=OB
Phƣơng pháp đƣờng xoắn ốc
Nửa đới Fresnel thứnhất: - Cung tròn OJ- Biên độ: OJ = a√2
Gọi Io , a là cường độ và biên độ ánh sáng tới
Khi không có màn chắn an~0 ap =OI Ip = Io
Khi số đới là lẻ thì Ip >Io (P sáng hơn)
Khi số đới là chẵn: Ip < Io (P tối hơn)
Khi có 1 đới n = 1: Ip=a12 =4a2 =4Io
(cường độ sáng tại P gấp 4 lần khi không có màn)
Khi có 2 đới n = 2: Ip = 0 do a1≈a2
Tại P là tối nhất
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖTRÒNChủ đề 1
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖTRÒNChủ đề 1
1. Nếu sử dụng PP đới cầu mà sóng tới là sóng phẳng thì: a→∞
2. Nếu lỗ tròn chứa được k đới thì ta xem bán kính lỗ tròn bằng
bán kính đới thứ k
3. Số đới cầu chứa trong lỗ càng tăng thì cường độ sáng tại tâm
nhiễu xạ giảm
4. Tâm nhiễu xạ (điểm P) tối nhất khi lỗ tròn có 2 đới n = 2
5. Ta thường sử dụng PP đường xoắn ốc khi số đới cầu là không
nguyên
6. Biên độ dao động do đới gây ra tại P sẽ tỉ lệ với diện tích đới
hay diện tích lỗ tròn.
Lưu ý khi làm BT
Nhiễu xạ qua 1 dĩa tròn
• NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP CHỦ ĐỀ
2
Gọi i là góc lệch của chùm tia nhiễu xạ so với pháp tuyến
i
i
D
• NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP CHỦ ĐỀ
2
Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ
a: bề rộng khe hẹpP: ảnh nhiễu xạ
A: biên độ nhiễu xạ do toàn khe gây ra tại Pa1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại Pf: tiêu cự của TKHT
1. Cực tiểu nhiễu xạ:
sin sin ( 1, 2...)
, bé
.
o
o o
ct
i i k ka
i i i i ka
x k fa
1. Cực đại nhiễu xạ:
sin sin (2 1) ( 1, 2...)2
, bé (2 1)2
(2 1) .2
o
o o
cd
i i k ka
i i i i ka
x k fa
Khoảng cách giữa 2 cực đại và cực tiểu liện tiếp: .i x fa a
Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 1 khe hẹp
Chấm sáng Aragon
Câu hỏi tuần sau
• NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸPCHỦ ĐỀ
3“Trong nhiễu xạ có giao thoa”
Giữa 2 cực đại chính giao thoa có: N-1 cực tiểu giao thoa và N-2 cực đại phụgiao thoa
Nhiễu xạ 1 khe
Nhiễu xạ 2 khe
So sánh ảnh nhiễu xạ?
Vân giao thoa
Cực đại giữa NX
Nhiễu xạ qua 2 khe
Các em quan sát hình vẽ về phân bố cƣờng độ của ảnh nhiễu xạ, sau đó xem ảnh nhiễu xạ thực tếLí giải vì sao 7 khe thì không quan sát được cực đại phụ giao thoa?
Vân giữa nhiễu xạ
Quan sát ảnh nhiễu xạ của 1, 2, 3, 4, 5, 7 khe hẹp
1. Cực tiểu nhiễu xạ:
sin sin ( 1, 2...)
, bé
.
o
o o
ct
i i k ka
i i i i ka
x k fa
2. Cực đại nhiễu xạ:
sin sin (2 1) ( 1, 2...)2
, bé (2 1)2
(2 1) .2
o
o o
cd
i i k ka
i i i i ka
x k fa
Vân giữa nhiễu xạ bị giới hạn bởi 2 cực tiểu nhiễu xạ thứ 1
Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ
a: bề rộng khe hẹpl: khoảng cách điểm giữa 2 khe liên tiếpP: ảnh nhiễu xạ
a: biên độ nhiễu xạ do N khe gây ra tại P
A: biên độ nhiễu xạ do 1 khe gây ra tại Pa1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại Pf: tiêu cự của TKHT
3. Cực tiểu giao thoa:
sin sin ( 1, 2...)
, bé
.
o
o o
ctgt
i i k kNl
i i i i kNl
x k fNl
3. Cực đại chính giao thoa:
sin sin ( 0, 1, 2...)
, bé
.
o
o o
cdcgt
i i k kl
i i i i kl
x k fl
3. Cực đại phụ giao thoa:
sin sin (2 1) ( 1, 2...)2
, bé (2 1)2
(2 1) .2
o
o o
cdpgt
i i k kNl
i i i i kNl
x k fNl
So sánh thí nghiệm khe Young và nhiễu xạ 2 khe hẹp.
Câu hỏi tuần sau
• CÁCH TỬ NHIỄU XẠCHỦ ĐỀ
4
Cách tử là một hệ thống gồm N khe hẹp giống hệt nhau, bề
rộng a, đặt cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 khe liên tiếp là l (điểm giữa 2 khe). n là chu kì cách tử: n= 1/l
Cấu tạo cách tử rất tinh vi, trên mỗi mm cách tử có rất nhiều khe.
Quan sát phổ nhiễu xạ của cách tử.
Quang phổ
bậc 1Quang phổ
bậc 2
Nguồn ánh sáng trắng
Cách tử
Hình ảnh nhiễu xạ trên màn
top related