YOMEDIA
ADSENSE
Bài giảng Chương 9: Nhiễu xạ ánh sáng
222
lượt xem 28
download
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.
AMBIENT/
Chủ đề:
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Bài giảng Chương 9: Nhiễu xạ ánh sáng
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
Thêm tài liệu vào bộ sưu tập có sẵn:
Báo xấu
LAVA
AANETWORK
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn