quang học sóng –nhiễuxạ · 2.2. nhiỄu xẠ tỪ khe hẸp mỗi điểmlà...
TRANSCRIPT
2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ
Khi truyền qua khe, ánh sáng có bước
sóng lớn hơn hay bằng bề rộng của khesẽ tán xạ qua mọi hướng về phía trước.Hiện tượng này được gọi là nhiễu xạ.
Nền nhiễu xạ gồm các vùng sáng – tốixen kẻ nhau, tương tự như nền giaothoa
Nền nhiễu xạ gồm một vân sáng trungtâm có độ rộng đáng kể.
Nền nhiễu xạ bao gồm dãy các vân sángcó cường độ ít hơn phân bố đều hai bên.
2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ
Nguồn sáng chiếu qua vật chắn tạo nềnnhiễu xạ trên màn quan sát
Màn quan sát
Nguồn phát
Vật chắn
Chính giữa nền nhiễu xạ có cực đại chính giữa.
Xung quanh cựcđại chính giữa cónhững vùng sángyếu hơn, được gọilà cực đại thứ cấp.
Những vùng tốiđược gọi là cựctiễu nhiễu xạ.
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
Mỗi điểm là một nguồn phát thứ cấp
Hiệu quang lộ tia 1 và 3, 2 và 4 hoặc 3 và 5 là𝑎
2sinθ
Hiệu quang lộ của tia 1-3, 2-4
và 3-5:
sin2
aL
Điều kiện để hai tia triệt tiêu
(cực tiểu nhiễu xạ):
2sin
2
aL
asin
hay
a
2sin
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸPNếu chia bề rộng khe
thành 4 phần bằng
nhau
Nếu chia bề rộng khe
thành 6 phần bằng nhau a
3sin
ĐIỀU KIỆN CỰC TIỂU NXẠ
amsin t
ĐIỀU KIỆN CỰC ĐẠI N.XẠ,...)3,2,1(,)2/1(sin ma
ms
,...3,2,1 m
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
Phân bố cường độ sángtrong nền nhiễu xạFraunhofer từ khe hẹpđộ rộng a.
Hình vẽ minh họa trìnhbày vị trí 2 cực tiểu phânbố hai bên cực đại giữa.
amsin t
,...3,2,1 m
2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe
Cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn là tổng hợp củavector cường độ điện trường từ các vùng có bề rộng y
• Mỗi vùng y tương ứng với độ lớn
vector cường độ điện trường E
• Cường độ điện trường E tại một
điểm trên màn là tổng của E.
Độ lệch pha giữa hai tia liên tiếp:
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
12
2LL
sin
2y
Dùng giản đồ vector để tìm cường độ điện trường tổng hợp E
Khi = 0
Điện trường tại tâm trên màn
ENE0
N là số vùng
Khi 0
Độ lệch pha giữa tia tại đỉnh và đáy của khe là
a = Ny: Bề rộng của khe
2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
sin
2sin
2ayNN
Từ hình vẽ, ta thu được:
Hay, cường độ điện trường tổng hợp thu được:
Thu được cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn
2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
R
ER 2/
2sin
2/
2/sin
2sin2
2sin2 0
0
E
ERER
2~ EI
2
max2/
2/sin
II
2
max/sin
/sinsin
a
aII
2.2.2. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua hai khe
2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP
Giao thoa và nhiễu xạ
Nền nhiễu xạ qua hai khe
Nền nhiễu xạ qua một khe
2
2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP VÀ LỖ TRÒN
Khi cực đại chính giữacủa một ảnh này rơivào cực tiểu bậc nhấtcủa một ảnh khác thìcác ảnh được cho là cókhả năng phân giảiđược.
Điều kiện cho giớihạn phân giải nàyđược gọi là tiêuchuẩn Rayleigh
2.3.1. Đối với khe hẹp
Phângiảitốt
Tiêu chuẩn Rayleigh
Phângiảikhông
tốt
2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP
Cực tiểu đầu tiên xuất hiện tại góc:
a là bề rộng của khe
Là bước sóng
Trong mọi trường hợp << a, nên:
Phân giải tốt Phân giải không tốt
a
min
a
sin
2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA LỖ TRÒN
Độ phân giải nền nhiễu xạ
ứng với góc
D là đường kính lỗ tròn
D
22,1min
Chú ý góc nhỏ
2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ2.4.1. Khái niệm về cách tử nhiễu xạ
Cách tử nhiễu xạ là một công
cụ thường dùng để phân tích
nguồn ánh sáng, bao gồm một
số lớn các khe song song cách
đều nhau.d
Số khe trên mỗi cm:
1n
d
Có 02 loại cách tử:
Cách tử truyền quaCách tử phản xạ
2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ2.4.1. Khái niệm về cách tử nhiễu xạ
Vị trí vân sáng:
,...)2,1,0(sin mmd s
Vị trí vân tối:
)2
1(sin md t
(m = 0, 1, 2, 3,…)
2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ2.4.1. Khái niệm về cách tử nhiễu xạ
2.4.2. Năng suất phân giải của cách tử nhiễu xạ
Hai bước sóng gần nhau nhất 1 và 2 mà cách tử nhiễu xạ
có thể phân biệt được, được gọi là năng suất phân giải R:
12
RVới:
2
21 12
Nếu N khe của cách tử được chiếu sáng thì năng suất phân
giải năng suất phân giải của nhiễu xạ thứ m là:
R = Nm
2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ