intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Chương 9: Nhiễu xạ ánh sáng

Chia sẻ: Vuong Bang | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:44

222
lượt xem
28
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chương 9 trình bày về nhiễu xạ ánh sáng, phương pháp đới cầu Fresnel, nhiễu xạ của sóng cầu qua các vật cản khác nhau, nhiễu xạ của sóng phẳng, giới hạn nhiễu xạ, nhiễu xạ của tia X trên tinh thể.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 9: Nhiễu xạ ánh sáng

  1. Chương Chương 99 NHIỄU NHIỄU XẠ XẠ ÁNH ÁNH SÁNG SÁNG 9.1. NHIỄU XẠ  ÁNH SÁNG  9.1.1. Nhiễu xạ  a) Nhiễu xạ qua khe hẹp và lý thuyết  sóng b) Nhiễu xạ qua lỗ tròn c) Nhiễu xạ qua đĩa tròn Hình 9.1: Vài hình ảnh về                     nhiễu xạ d) Nhiễu xạ qua lưỡi dao lam
  2. Cho ánh sáng đơn sắc từ một nguồn ở vô cực đi  qua một khe hẹp.   Hứng ảnh trên một màn quan sát chúng ta sẽ  thấy một cực đại chính giữa rộng có cường độ lớn và  một số những cực đại hẹp hơn có cường độ nhỏ hơn  nằm về hai bên của cực đại chính. Giữa các cực đại  là những cực tiểu. Ánh sáng không hoàn toàn truyền thẳng khi đi qua những chướng ngại. Hiện tượng này được gọi là sự nhiễu xạ của ánh sáng.
  3. 9.1.2. Nguyên lý Huyghens ­  Fresnel  Giả sử dao động xảy  ra ở tại điểm S biểu  N diễn bởi biểu thức:  d r1 P ( t S r2 E E 0 cos 2 ( ) T M Dao động xảy ra do  nguồn nguyên tố d  ở       Hình 9.2 tại điểm P  E0 t r1 dE P cos 2 ( ) r1 T
  4. Dao động này truyền đến M có dạng: t r1 r2 dE M E M cos 2 ( ) T E0 t r1 r2 dE M k cos 2 ( )d r1 r2 T Vì các nguồn thứ cấp d  là những nguồn kết hợp,  cho nên dao động tổng hợp tại điểm M sẽ bằng  tổng tất cả các dao động thứ cấp dEM:  E0 t r1 r2 EM k cos 2 ( )d r1 r2 T
  5. Dao động sáng tại điểm M sẽ  là tổng hợp những dao động sáng  do các nguồn thứ cấp gửi tới  điểm M.  Tùy theo hiệu pha giữa các  dao động sáng này, điểm M có  thể sáng hoặc tối.
  6. 9.2. PHƯƠNG PHÁP ĐỚI CẦU FRESNEL 9.2.1.  Cách chia đới Chọn mặt kín   là mặt sóng  cầu do nguồn sáng S phát ra.  Chia nhỏ mặt   bằng cách vẽ  những mặt cầu  0,  1,  2,…  , k,..,  n có tâm là điểm M 0,  1,  2,….. ,  n  sẽ chia mặt sóng    thành một chỏm cầu và nhiều vành  cầu, được gọi chung là những đới  cầu 
  7. 9.2.2. Bán kính  k  của đới cầu thứ k  Bk Rr0 K k R rk R r0 k B0 M S Hk hk r0 Diện tích của các đới cầu  Fresnel đều bằng nhau và  Đới cầu k bằng:  Rr0 Hình 9.4 S R r0
  8. 9.2.3. Tính biên độ tổng hợp Sóng sáng tổng hợp gởi tới điểm M:  a a1 a 2 a3 a 4 ..... a n hay a a1 2 ( a1 2 a2 a3 2 a ) ( 3 2 a4 a5 2 ) .... an 2 (*) Năng lượng (biên độ) của sóng ánh sáng do những nguồn  thứ cấp gởi tới điểm M sẽ giảm dần khi góc  giữa pháp  tuyến của các mặt đới cầu và phương truyền đến điểm  M tăng dần  a1 > a2 > a3 > …. > an
  9. Các biên độ sóng sáng thứ cấp cũng sẽ giảm  rất chậm và ta có thể coi gần đúng:  a1 a3 a3 a5 a2 a4 2 2 Khi đó các số hạng trong dấu ngoặc  đơn trong biểu thức (*) sẽ triệt tiêu và  bằng không, kết quả cuối cùng là: a1 an a 2 2
  10. Nếu giữa nguồn sáng S và điểm M không  có chướng ngại thì mặt sóng   sẽ không bị  che khuất và sẽ là mặt sóng tự do  Biên độ sóng tổng hợp tại điểm M bây  giờ có thể tính gần đúng bằng:  a1 a 2
  11. Trong trường hợp cường độ sáng tại M bằng:  2 2 2 a1 a1 I1 I0 a 2 4 4 9.2.4. Tính số đới Fresnel ρ R + r0 2 n= ( n ) λ R.r0
  12. 9.3. NHIỄU XẠ CỦA SÓNG CẦU QUA  CÁC VẬT CẢN KHÁC NHAU 9.3.1. Nhiễu xạ do một lỗ tròn  S Mặt sóng   lan  truyền từ nguồn sáng  O P điểm S, bị chắn bởi một  A B màn không trong suốt P có  một lỗ tròn AB  r0 M     Hình 9. 5 
  13. a) Nếu lỗ tròn chứa được một số lẻ đới  2 a1 a n a1 a I1 a= + > I 1 I0 2 2 2 4 4 b) Nếu lỗ tròn chứa một số chẵn đới  2 a1 a n a1 a I1 a= + < I 1 I0 2 2 2 4 4
  14. 9.3.2. Nhiễu xạ do một màn tròn  không trong suốt S Giả sử mặt sóng   lan  truyền từ nguồn sáng  điểm S bị chắn bởi  P A O B một màn tròn không  trong suốt AB   r0 M Hình 9. 5     
  15. Chia mặt sóng   thành đới Fresnel  Màn AB che mất một số đới đầu tiên, cho nên  cường độ sáng nhận được ở điểm M là do  những dao động phát đi từ những đới còn lại.  Biên độ dao động tổng hợp tại M do  phần còn lại của mặt sóng không bị chắn  gây nên: ak a= 2
  16. M là một điểm bất kì trên trục SM ­> tất cả các điểm M trên trục đối xứng  SM  là các điểm sáng  Màn tròn có kích thước bé  ­> biên độ ak+1 không khác mấy với biên độ  a1 .  Màn tròn có kích thước lớn ­>biên độ ak+1   0, do đó cường độ sáng tại  M gần bằng không
  17. 9.4. NHIỄU XẠ CỦA SÓNG PHẲNG  Hình dạng ảnh  nhiễu xạ phụ  P thuộc vào  B0  dạng và kích  B1 H1 M thước của lỗ  S B2 H2 M0 trên màn P và  vào bước sóng  0 ánh sáng tới. 1 L1 E 2 L2 Hình 9.7
  18. 9.4.1. Nhiễu xạ do một khe hẹp  1.  Sự phân bố cường độ sáng a) Phương pháp đới phẳng Những mặt phẳng song song ∑0, ∑1, ∑2,… chia  mặt khe hẹp thành những dải Fresnel ,có bề rộng  lần lượt là B0B1,B1B­2,… đều bằng nhau và bằng:  B1 H 1 B 0 B1 sin 2 sin
  19. Số dải Fresnel chứa trên mặt khe hẹp  b 2b sin n 2 sin α ) Nếu khe hẹp chứa vừa đúng một số chẵn dải  Fresnel  Fresnel 2b sin n 2k Điểm M sẽ là một điểm tối gọi là cực tiểu nhiễu xạ. Góc nghiêng   ứng với các cực tiểu nhiễu xạ được xác định bằng  công thức:  sin k b
  20. Nếu khe hẹp chứa vừa đúng một số lẻ dải  Fresnel  2b sin n 2k 1 Điểm M  sẽ là một điểm sáng gọi là cực  đại nhiễu xạ  Góc nghiêng   ứng với các cực đại nhiễu xạ  được xác định bằng công thức:  sin (2k 1) 2b
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2