TRNG ĐI HC PHM VĔN ĐNG
QUANG HỌC
Biên soạn: ThS. Nguyễn Đình Đức
Tháng 5-2015
LU HÀNH NI B
QUANG HỌC
2
TRNG ĐI HC PHM VĔN ĐNG
QUANG HỌC
Dùng cho sinh viên s phm ngành Vt lý
Tháng 5-2015
QUANG HỌC
3
Mc lc
M ĐU
5
Chng 1. THUYT ĐIN T ÁNH SÁNG
1.1.
S lc Thuyt Đin t ánh sáng
7
1.2.
Các đi lng trc quang
8
Chng 2. QUANG HÌNH HC
2.1.
Các khái nim c bn
12
2.2.
Các đnh lut và nguyên lý c bn
13
2.3.
Gng phẳng, gng cu
18
2.4.
Lng cht phẳng, bn mặt song song, lăng kính
21
2.5.
Mặt cu khúc x, thu kính mng
25
2.6.
H đồng trc
33
2.7.
Quang sai
40
2.8.
Mt và các tt ca mt
43
2.9.
Các quang c dùng cho mt
46
Bài tp chng 2
51
Chng 3. S GIAO THOA ÁNH SÁNG
3.1.
Nguyên lý chồng cht
57
3.2.
S giao thoa - Nguồn kt hp
57
3.3.
Các phng pháp quan sát vân giao thoa
62
3.4.
Giao thoa trên các bn mng
63
3.5.
Giao thoa ca nhiu nguồn sáng đim
68
3.6.
ng dng hin tng giao thoa
69
Bài tp chng 3
71.
Chng 4. S NHIU X ÁNH SÁNG
4.1.
Nguyên lý Huygens-Fresnel
75
4.2.
Phng pháp đới cu Fresnel
77
4.3.
Nhiu x ca sóng cu qua các vt cn khác nhau
79
4.4.
Nhiu x ca sóng phẳng
81
4.5.
Cách tử nhiu x
85
Bài tp chng 4
93
Chng 5. S PHÂN CC ÁNH SÁNG
5.1.
Ánh sáng t nhiên và ánh sáng phân cc
95
5.2.
S phân cc ánh sáng do phn x và khúc x-Đnh lut Brewster
96
5.3.
S phân cc ánh sáng do lng chit
97
5.4.
Ánh sáng phân cc elip, phân cc tròn
101
5.5.
S quay mặt phẳng phân cc
104
Bài tp chng 5
107
QUANG HỌC
4
Chng 6. S TÁN SC, S HP TH VÀ S TÁN X
ÁNH SÁNG
6.1.
S tán sc ánh sáng
109
6.2.
Vn tc pha, vn tc nhóm
111
6.3
S hp th ánh sáng
114
6.3.
S tán x ánh sáng
116
Câu hi
118
Chng 7. BC X NHIT
7.1.
Bc x nhit
119
7.2.
Các đnh lut bc x ca vt đen tuyt đi
121
7.3.
Thuyt lng tử năng lng ca Planck
122
7.4.
ng dng các đnh lut bc x nhit
124
Bài tp chng 7
126
Chng 8. LÝ THUYT HT V ÁNH SÁNG
8.1.
Hin tng quang đin
127
8.2.
Thuyt lng tử ánh sáng
129
8.3.
Hin tng quang đin trong
131
8.4.
Hiu ng Compton
132
8.5.
Áp sut ánh sáng
134
8.6.
S phát quang
136
Bài tp chng 8
137
Chng 9. S LC V LASER VÀ QUANG HC PHI TUYN
9.1.
S lc v laser
139
9.2.
Một s hin tng vquang hc phi tuyn
142
Tài liu tham kho
144
QUANG HỌC
5
M ĐU
Quang hc là ngành khoa hc kho sát và gii thích các hin tng liên quan đn
ánh sáng (thy đc và không thy đc). Ngày nay, có s thng nht gia bn cht
ánh sáng và các loi sóng đin t khác nên đi tng nghiên cu ca quang hc không
chỉ dng li ánh sáng thy đc (có bớc sóng khong t 0,4m đn 0,8 m) mà
m rộng các loi sóng đin t có bớc sóng t ngn đn dài; ngoài ra, có nhng ngành
nghiên cu s chuyn động ca các dòng ht có s tng t nh chùm tia sáng gi là
quang hc lng tử, quang hc Newton v.v.....
Ngành quang hc phát trin ít nht hàng trăm năm trớc công nguyên. Có th
chia làm 3 giai đon:
Giai đon 1:
T khi con ngi bt đu tìm hiu v ánh sáng đn khi có nhng gi thuyt đu
tiên ra đi: Đã có nhng nghiên cu thô s vánh sáng và chỉ có nhng hiu bit c
bn v quang hình hc. Khong 350 năm trớc công nguyên, Aristote đã nghiên cu
v hin tng khúc x ánh sáng nhng mãi đn năm 1630 Descarter mới thành lp
đúng công thc ca đnh lut.
Giai đon 2:
Bt đu t khi có nhng gi thuyt đu tiên v bn cht ánh sáng (th kỷ 17) đn
khi xác nhn đc bn cht đin t ca ánh sáng (th kỷ 19). Có 2 gi thuyt tồn ti
đồng thi:
- Thuyt phát x ánh sáng (gi thuyt đu tiên v bn cht ánh sáng) ca Newton
(1642 - 1727): Theo Newton, ánh sáng là nhng dòng ht rt nhcó tính cht c hc,
truyn đi với vn tc rt lớn. Dùng gi thuyt này, ông gii thích các hin tng phn
x, khúc x một cách chc. Cũng theo thuyt này, khi dòng ht ánh sáng đi vào môi
trng “đặt” hn nh thuỷ tinh, nớc thì nó bmôi trng này hút, làm tăng vn tc.
Gi thuyt này b đánh đỗ khi Foucault (1850) đo đc vn tc ánh sáng trong các
môi trng khác nhau.
- Thuyt sóng ánh sáng ca Huygens (1629-1695): Theo ông, ánh sáng gồm các
mặt sóng hình cu khi đu t nguồn và lan truyn trong không gian, khi truyn tới
đâu thì sinh ra mặt sóng th cp tới đó, bao hình các mặt sóng th cp là mặt sóng
mới. Thuyt này gii thích đc hin tng phn x, khúc x và theo ông, khi mặt
sóng truyn trong môi trng "đặt" hn thì vn tc truyn s nh hn. Gi thuyt này
đã không đc chú ý, mãi đn một th kỷ sau thì đc cổ vũ nhit lit vì nó gii thích
đc hin tng giao thoa, nhiu x v.v... Nhng thuyt ca Huygens li không gii
thích đc hin tng phân cc ánh sáng, hin tng này cho thy sóng ánh sáng là
sóng ngang. Điu này đc Maxwell khc phc khi ông đa ra thuyt đin t ánh sáng