Bài giảng: Vật lý đại cương - GV: Phạm Thị Mai

Chia sẻ: Duong Xuan Tuyen | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

186
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần này mục đích giúp cho SV trang bị thêm các kiến thức về quang học sóng và quang lượng tử, trên cơ sở đó hiểu được các ứng dụng của các hiện tượng quang học vào trong các thiết bị trong kỹ thuật. Phương pháp nghiên cứu của phần này là vừa dựa vào kết quả thực nghiệm, vừa dựa vào lí luận có tính thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng: Vật lý đại cương - GV: Phạm Thị Mai

Bài giảng VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Hệ : Đại Học Liên Thông GV : Phạm Thị Mai – Bộ môn : KHCB
Mục lục Bài giảng: vật lý đại cương - Hệ : Đại học liên thông.....................................................................................3 Chương 1: Những cơ sở về quang học..........................................................................................................3 I)Những cơ sở của quang hình học:...................................................................................................3 II) Những cơ sở của quang học sóng:............................................................................................................4 Phương pháp đới cầu Frênen ..................................................................................17 2- Nhiễu xạ của sóng cầu qua một lỗ tròn :.................................................................................................18 5) Sự phân cực do lưỡng chiết.....................................................................................................................21 3) Các định luật quang điện:........................................................................................................................25 CÂU HỎI THẢO LUẬN VÀ BÀI TẬP QUANG ĐIỆN.....................................................................26 Phần thứ hai: Vật lí nguyên tử và hạt nhân....................................................................................27 2.1. Cấu trúc nguyên tử - Đơn vị khối lượng nguyên tử............................................................................27 2.2. Cấu trúc Hạt nhân Các quy luật vận động của các hạt vi mô................................29 Đề kiểm tra..................................................................................................................32
Bài giảng: vật lý đại cương - Hệ : Đại học liên thông GV : Phạm Thị Mai – Bộ môn : KHCB Phần thứ nhất : Quang học Phần này mục đích giúp cho SV trang bị thêm các kiến thức v ề quang học sóng và quang lượng tử, trên cơ sở đó hiểu được các ứng dụng của các hiện tượng quang học vào trong các thiết bị trong k ỹ thuật. 1. Quang học sóng : Hiện tượng nhiễu xạ; Sự phân c ực c ủa ánh sáng. 2. Quang lượng tử : Sự bức xạ nhiệt; Hiệu ứng quang điện. Phương pháp nghiên cứu của phần này là vừa dựa vào k ết qu ả thực nghiệm, vừa dựa vào lí luận có tính thực tế. Chương 1: Những cơ sở về quang học 1.1. Hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, Sự phân cực của ánh sáng 1.1.1. Những cơ sở quang học liên quan đến hiện tượng giao thoa I)Những cơ sở của quang hình học: a)Khái niệm về quang lộ: + Quang lộ của ánh sáng trên đoạn đường AB trong một môi trường đồng chất là đại lượng đo bằng tích số giữa chiết suất n c ủa môi trường đó với độ dài l của đoạn đường AB mà ánh sáng đi được trong môi trường: L = [ AB ] = n.l + Quang lộ L của ánh sáng trên đoạn đường AB khi đi qua m ột hay nhiều môi trường có chiết suất khác nhau bằng đoạn đường mà ánh sáng đi được khi nó truyền trong chân không với cùng khoảng
thời gian τ mà nó đã dùng để đi hết đoạn đường AB trong m ột hay nhiều môi trường đó. L = [ AB ] n .l + n l + n l + ..... = c.τ = 11 22 33 n = c.τ L = [ AB ] = ∑ nl Tổngquát: ii i =1 b) Mặt sóng hình học: Là tập hợp của những điểm mà ánh sáng của chùm sáng đó truyền đến ở cùng một thời điểm. - Chùm sáng đồng quy: Mặt sóng hình học là những mặt cầu - Chùm sáng song song:Mặt sóng hình học là những mặt phẳng c) Định lí Maluýt: Quang lộ của các tia sáng giữa cùng hai m ặt sóng hình học đều bằng nhau. II) Những cơ sở của quang học sóng: a)Thuyết điện từ ánh sáng của Mắcxuen: + ánh sáng (thấy được) là những sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,40µm đến 0,76µm, truyền trong chân không với vận tốc C = 3.108 m/s.  + Véc tơ cừơng độ điện trường E trong sóng ánh sáng được gọi là véc tơ sóng sáng,  + Véc tơ E vuông góc với vận tốc truyền sóng nên sóng ánh sáng là sóng ngang. + Mỗi ánh sáng tương ứng với một giá trị xác định λo có màu sắc riêng, được gọi là ánh sáng đơn sắc. b) Cường độ sáng:( là đại lượng đặc trưng cho độ sáng tại từng điểm) + Định nghĩa: Cường độ sáng I tại m ột đi ểm đ ược xác đ ịnh bằng năng lượng ánh sáng truyền qua một đơn vị diện tích đặt
vuông góc với phương truyền ánh sáng tại điểm đó, trong m ột đơn vị thời gian. + Biểu thức: I = ka2 với k: hệ số tỉ lệ , a: là biên độ dao động của sóng sáng 2π t + ϕ) , + Phương trình sóng ánh sáng: x = a. sin( T trong đó: x là giá trị tức thời của E tại thời điểm t, a là biên độ dao động của sóng sáng T là chu kỳ dao động. c) Các nguyên lý: + Nguyên lý chồng chất các sóng: Tại giao điểm của hai hay nhiều sóng sáng, từng sóng riêng biệt không bị các sóng khác làm nhiễu loạn, tại điểm giao đó véc tơ sóng sáng tổng bằng tổng các véc tơ sóng sáng của các sóng tới giao nhau. + Nguyên lý Huyghen - Frênen: - Mỗi điểm của môi trường có sóng sáng truyền tới đều được coi là nguồn sáng thứ cấp,phát ra những sóng sáng gửi về phía trước nó. - Nguồn sáng thứ cấp có biên độ và pha dao động là biên đ ộ và pha dao động của nguồn sáng thực S gây ra tại vị trí của nguồn sáng thứ cấp đó. 1.1.2. Hiện tượng giao thoa
* Thí nghiệm: - S: Nguồn sáng điểm - E1: Màn chắn có 2 khe hẹp S1 và S2 - E2: Màn hứng ảnh M *Hiện tượng: Hiện tượng hai hay nhiều sóng ánh sáng giao d1 x nhau tạo ra trong không gian l những miền sáng và tối gọi là S1 d2 1 S O hiện tượng giao thoa ánh l 2 sáng. Các miền sáng và tối S2 đó gọi là các vân giao thoa. L D *Điều kiện để có hiện tượng E1 giaothoa: E2 Lý thuyết giao thoa được xây dựng trên cơ sở áp dụng nguyên lý chồng chất, đó là tổng hợp hai thành phần dao động của sóng ánh sáng giao nhau tại một điểm. Do vậy: + Hai nguồn sóng phát ra dao động có cùng tần số. + Các dao động sóng sáng truyền tới phải cùng phương. + Hiệu số pha của hai dao động sóng sáng tại một điểm không thay đổi theo thời gian. Hai nguồn sóng thoả mãn các điều kiện trên được gọi là hai nguồn kết hợp. a) Điều kiện để có cực đại và cực tiểu giao thoa : * Khảo sát với nguồn sáng đơn sắc. Trong miền sẩy ra sự giao thoa của ánh sáng đ ơn s ắc: xu ất hi ện những vân sáng, vân tối xen kẽ một cách đều đặn (vân sáng có màu là màu của ánh sáng đơn sắc) + Vị trí vân sáng:
Nếu tại điểm M trên màn có ∆ d = kλ ( k∈Z), thì tại M là vân sáng. Khi λD đó xs= k. a + Vị trí vân tối: 1 Nếu tại điểm N trên màn có ∆ d = ( k+ 2 ) λ (k∈Z), thì tại N là vân λD 1 tối. Khi đó xt= (k+ 2 ) . a + Khoảng vân: Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân λD tối liên tiếp i = a * Khảo sát với ánh sáng trắng: + ánh sáng trắng là tập hợp của nhi ều thành ph ần đ ơn s ắc có bước sóng biến thiên liên tục từ mầu đổ đến mầu tím.( λ= 0,76 µ m → 0,40 µ m) + Mỗi một thành phần đơn sắc( có bước sóng nhất đ ịnh) cho một hệ vân giao thoa xác định ở trên màn, các vân sáng có màu s ắc, khoảng vân xác định. Trong miền sẩy ra sự giao thoa của ánh sáng trắng: - Tai vị trí vân trung tâm có s ự tập hợp c ủa các thành ph ần đ ơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục t ừ m ầu đ ổ đ ến m ầu tím, nên vân trung tâm là vân sáng có màu trắng. Một điểm khác bất kỳ ở trên màn có toạ độ x sẽ là tập hợp giữa vân sáng của các thành phần đơn sắc này với vân tối của các thành phần đơn sắc khác. - Đối xứng 2 bên của vân trung tâm là những d ải màu, có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím ( được gọi là dải quang phổ) - Các dải quang phổ đều có m ầu tím trong, m ầu đ ổ ngoài. Các dải quang phổ có bậc càng cao thi bề rộng càng lớn BÀI TẬP GIAO THOA
Dạng 1: xác định giá trị các đại lượng * Vị trí vân giao thoa: λD - Vân sáng : xs = k. a ( vân sáng bậc k, với K = ± n) λD 1 - Vân tối : xt = (k+ 2 ) . ( vân tối thứ k, với K = n-1 và - n) . a λD * Khoảng vân : i =a * Xác định i theo bề rộng trường vân: L -Nếu trường vân được giới hạn bởi các vân cùng loại: i = n −1 L -Nếu trường vân được giới hạn bởi các vân khác loại: i = n− 1 2 (Với n là số vân cùng loại có trong bề rộng trường vân đó) Dạng 2: xác định khoảng cách giữa các vân ∆x -Với giao thoa ánh sáng đơn sắc: ∆x khoảng cách giữa các vân ∆x = xk + m – xk với m là độ chênh lệch giữa các bậc -Với giao thoa ánh sáng trắng: ∆x bề rộng dải quang phổ KD ( λd -λt) = xk /đỏ - xk/ tím = ∆x k a Dạng 3: xác định các ánh sáng có vân sáng ( hoặc vân tối) nằm trùng tại một điểm( với GTAS trắng) +Ánh sáng đơn sắc có vân sáng tại điểm đang xét (có tọa độ X M): λD a. X Thì XM = k. a ⇒ λ = KD M -Kết hợp với ĐK của bài toán, xác định K bởi : a. X M ≤ 0,76(µm) (Chú ý K chỉ lấy các giá trị nguyên) 0,40(µm) ≤ KD a. X M -Thay giá trị thỏa mãn của K vào biểu thức λ = để xác định giá KD trị của λ tương ứng
+ Ánh sáng đơn sắc có vân tối tại điểm đang xét ( có tọa độ XN) a. X N 1 λD λ= Thì xN = (k+ 2 ) . a . ⇒ 1 (k + ) D 2 -Kết hợp với ĐK của bài toán, xác định K bởi : a. X N ≤ 0,76(µm)(Chú ý K chỉ lấy các giá trị nguyên) 0,40(µm)≤ 1 (k + ) D 2 a. X N -Thay giá trị thỏa mãn của K vào biểu thức λ = 1 (k + ) D 2 để xác định giá trị của λ tương ứng Dạng 4: xác định độ rời của hệ vân giao thoa do bản mỏng song song + Quang lộ ứng với các đường đi từ 2 nguồn S1 và S2 -Đường đi có bản mỏng: l1= (d1 – e) + ne = d1 + ( n – 1) e -Đường đi không có bản mỏng: l2 = d2 Hiệu quang lộ: l2 – l1 = d2 - [ (d1 - e) + ne] = (d2 – d1) – ( n – 1).e a.x − (n − 1).e l2 – l1 = D a.x ( Vì khi chưa có bản mỏng: d2 – d1 = ) D +Vị trí mới của vân sáng: λ .D (n − 1).eD a. X , = k. λ x, = k ⇒ − (n − 1).e + D a a  λD (n − 1).eD  λD (n − 1).eD + Độ rời của vân: Xo = X, – X = k a + a  - k. =   a a M d1 e x l1 S1 d2 S O l2 S2 L D
n PhẦN ĐỀ BÀI Bài1: Trong thí nghiệm giao thoa AS khoảng cách giữa 2 khe s 1và s2: a= 4,0mm. Khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn D= 3m.Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng thứ 10 là 4,1 mm. a) Tính bước sóng của ánh sáng chiếu tới. vị trí vân sáng b ậc 5 và vân tối thứ 4 b) Đặt ngay trước một trong 2 nguồn(s1 hoặc s2) một bản mỏng có hai mặt song song bằng thủy tinh,bề rộng e= 0,008 mm, chi ết suất n = 1,5.Hỏi hệ thống vân sẽ dịch chuyển về phía nào? Dịch chuyển đi một đoạn bằng bao nhiêu? c) Bỏ bản mỏng đi, thay nguồn sáng đơn s ắc b ằng ngu ồn AS trắng có bước song giới hạn từ 0,650 µm đến 0,410 µm. Tìm bước sóng của các ánh sáng tạo ra vân tối trên màn quan sát t ại điểm M cách trục chính 3m Bài 2: Một nguồn sáng đơn sắc phát ra ánh sáng có b ước sóng λ= 0,6 µm. Chiếu ánh sáng trên vào khe hở hẹp song song cách nhau1mm và cách đều nguồn sáng. Trên một màn ảnh đặt song song và cách mặt phẳng chứa 2 khe hở một đoạn D = 1m,ta thu được m ột hệ thống vân giao thoa.
a) Tính khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp và khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 đến vân tối thứ 7 b) Đặt trước một trong 2 khe hở một bản mỏng phẳng,trong suốt có 2 mặt song song, dầy e = 12 µm, chiết su ất n = 1,5. Khi đó hệ thống vân giao thoa có gỡ thay đổi? Xác định độ d ịch chuyển của hệ thống vân. c) Bỏ bản mỏng và đổ vào khoảng cách giữa mặt phẳng chứa 2 khe và màn một chất lỏng, người ta thấy bề rộng c ủa mỗi vân giao thoa bây giờ là 0,45 mm. Hóy tớnh chiết suất c ủa chất lỏng đó 1.1.3. Hiện tượng nhiễu xạ a) Định nghĩa hiện tượng: a1 Các vùng aa1 a và bb1 là S vùng bóng tối p b hình học b1 * Thi nghiệm:
+ Nguồn laser. Nàm chắn có l ỗ tròn P Màn hứng ảnh + Thanh quang học. + Khe hẹp, màn - Cho ánh sáng từ nguồn S truyền qua một lỗ tròn nhỏ p, sau p đặt màn quan sát E, trên E ta nhận được các vệt sáng ab - Theo nguyên lý truyền thẳng của AS ,nếu thu nhỏ lỗ tròn p thì vệt sáng ab cũng thu nhỏ lại - Kết quả thực nghiệm cho thấy khi thu nhỏ lỗ tròn p đến một giá trị nào đó thì trên màn E xuất hiện những vân tròn sáng tối xen kẽ nhau, ngay cả vùng ngoài ab (vùng bóng tối hình học aa1 và bb1) * Định nghĩa:Hiện tượng các tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi chúng đi gần các chướng ngại, gây nên các vân sáng và tối trong cả vùng bóng tối hình học được gọi là hiện tượng nhiễu xạ. b khảo sát:(PPđới cầu Frênen) Tính chất đới cầu Frênen: xét 1nguồn sáng điểm S và1 điểm h k M S B được chiếu sáng M r điểm quan o - Mặt sóng của nguồn sáng S sát o là mặt cầu,tâm S,BKính:R
* Vẽ mặt sóng ∑ :(Chứa các nguồn thứ cấp) của nguồn sáng S( Mặt cầu tâm S, bán kính R< SM ) λ λ + Vẽ các mặt cầu tâm M, bán kính lần lượt bằng r o= MBo ; ro+ ; ro + 2 2 ; 2 λ λ ro + 3 2 ; ro + 4 2 ….( λ là bước sóng của ánh sáng do nguồn S phát ra) + Các mặt cầu tâm M cắt mặt sóng cầu ∑ thành những đới cầu, theo thứ tự đới giữa là đỉnh chỏm cầu của mặt sóng cầu ∑.( theo nguyên lý Huy Ghen mỗi đới cầu có thể coi là một nguồn thứ cấp gửi ánh sáng tới điểm M) +Thực nghiệm cho thấy diện tích của các đới cầu đều bằng nhau và bằng: πRro .λ với R : Bán kính của mặt cầu ∆S = R + ro R.ro λ Bán kính của đới cầu thứ k được tính bằng : rk = .k R + ro 1 Biên độ d.động sáng của đới cầu thứ k gây ra tai M: a k= 2 ( ak-1+ ak+1) khi k khá lớn thì ak ≈ 0 Biên độ dao động tổng hợp tại điểm M: + Vì hai sóng gồm một đới chẵn và một đới lẻ kế tiếp có hiệu quang lộ λ 2π 2π λ bằng , nên dao động ngược pha nhau (vì có hiệu số ∆ϕ = ( L1 − L2 ) = . = π λ λ2 2 ). Do đó tổng hợp dao động sáng của hai sóng gồm một đới chẵn và một đới lẻ kế tiếp bằng 0, + Biên độ tổng hợp của sóng tại M: a = a1 - a2 + a3 - a4 + a5 ..± an a1 a a a a a hoặc viết thành: a= + ( 1 − a 2 + 3 ) + ( 3 − a 4 + 5 ) + ....... ± n 2 2 2 2 2 2 Theo quy ước: Lấy dấu (+) nếu n là lẻ; Lấy dấu (-) nếu n chẵn. a1 + a 3 a + a5 a2 = ; a4 = 3 Một cách gần đúng ta có: ;..... 2 2 Từ những biểu thức trên có thể viết tổng quát về biên độ sóng tại M là:
a a dấu(+) khi n lẻ a= 1± n  dấu (-) khi n chẵn 2 2 Quan điểm của sóng về tính truyền thẳng của ánh sáng:  + Nếu nguồn sáng S và điểm M không có chướng ngại (Mặt sóng ∑ tự do, không bị che khuất) thì số đới cầu trên nửa mặt sóng sẽ nhiều vô kể, a n sẽ rất nhỏ với a1 , biên độ dao động sóng tổng hợp tại M gần đúng bằng: a1 a≈ 2 Từ đó suy ra cường độ sáng tại điểm M do cả mặt sóng∑ gây ra là: 2 a12 I1  a1  Io = a =   = = 2 2 4 4 + Khi có màn chắn,lỗ tròn chứa một số lẻ đới cầu,cường độ sáng tại M là: 2 a a  (điểm M sáng hơn khi không có màn chắn) > Io I = a2 =  1 + n  2 2 + Khi có màn chắn,lỗ tròn chứa một số chẵn đới cầu, cường độ sáng tại M là: 2 a a  (điểm M sáng yếu hơn khi không có màn chắn) < Io I =a = 1 − n  2 2 2 Đặc biệt khi n = 2 vì a1 ≈ a2 nên I = 0 luc đó M là điểm tối Tóm lại: Điểm M có thể sáng hơn lên hoặc tối đi so với khi không có màn chắn tùy theo giá trị của n, tức là tùy theo kích th ước c ủa l ỗ tròn và vị trí của màn quan sát. - Với I1 = a 1 là cường độ sáng tại điểm M do riêng đới cầu thứ nhất gây ra. 2 Dựa vào kết quả tính toán trên ta có thể kết luận rằng: Mặc dù ánh sáng t ừ mọi điểm trên mặt sóng ∑ đều truyền tới điểm M, nhưng có giao thoa ánh sáng tại M, nên ánh sáng từ nguồn thực S truyền tới điểm M được coi như chỉ truyền trong một ống nhỏ có đường kính nhỏ hơn bán kính của đới cầu Frênen thứ nhất mà thôi. Nghĩa là ánh sáng truyền theo một đường thẳng SM. ∑ c) Một số trường hợp về nhiễu xạ. o ∑ 1 *Nhiễu xạ của sóng cầu qua một lỗ tròn: S M M M 1 2 + Nguồn sáng điểm S. ro ∑
+ Chướng ngại: Là một lỗ tròn trên một màn chắn sáng. + Những điểm quan sát ở gần vật chướng ngại: M ; M1 ; M2 +Khảo sát: Áp dụng phương pháp đới cầu Frênen để giải thích hiện tượng: - Nếu không có chướng ngại hoặc lỗ tròn kích thước lớn: a12 I 1 Io = a2 = = 44 - Nếu lỗ tròn chứa số lẻ đới cầu: Biên độ sáng tại điểm M được xác a1 a n a1 định theo công thức: a= +> 222 aa I dẫn đến: I = ( 21 + 2n ) 2 > 41 = I o Tức là cường độ sáng I tại M khi có chướng ngại là màn chắn có lỗ tròn lớn hơn cường độ sáng I o khi sóng ánh sáng không có chướng ngại. Đặc biệt nếu n=1 ( lỗ tròn chỉ chứa một đới cầu), thì sẽ có: a1 a1 2 I =( + ) = (a1 ) 2 = 4 I o 22 - Nếu lỗ tròn chứa số chẵn đới cầu: Biên độ sáng tại điểm M đ ược xác đ ịnh theo công thức a1 a n a1 a= −< 222 a1 an 2 I1 dẫn đến: I =( − ) < = Io 22 4 khi n = 2 vì a1 ≈ a2 Đặc biệt nên I = 0 luc đó M là điểm tối Tức là cường độ sáng I tại M khi có chướng ngại là màn chắn có lỗ tròn, nhỏ hơn cường độ sáng I o khi sóng ánh sáng không có chướng ngại. Đặc biệt nếu lỗ tròn chỉ chứa hai đới cầu, thì cường độ sáng tại M gần như bị triệt tiêu. Như vậy ta có thể kết luận: Đối với một màn chắn có một lỗ tròn nhỏ nhất định, cường độ của ánh sáng tại điểm M nằm trên trục đối xứng phụ thuộc vào số đới cầu, tức là phụ thuộc vào vị trí tương đối của màn ảnh khảo sát đối với lỗ tròn đó.  Nhiễu xạ của sóng phẳng ( nhiễu xạ Frauhôfe): + Tạo ra một chùm sáng song song.
+ Chướng ngại: Là một khe hẹp trên một màn chắn sáng. + Quan sát điểm M ở rất xa chướng ngại, là nơi gặp nhau của chùm tia nhiễu xạ song song. + Khảo sát: áp dụng phương pháp đới cầu Frênen để giải thích hiện tượng: M S Mo ∑ ∑ O ∑ o ∑ O Q 1 1 ∑ 2 2 ∑ Hình vẽ trên mô tả sự nhiễu xạ của chùm tia song song bất kỳ theo hướng 4 hợp với trục đối xứng một góc ϕ; các mặt phẳng ∑i cách nhau λ/2 và chia 5 λ mặt phẳng khe thành các dải. Bề rộng của dải là số các dải trên khe Và 2 sin ϕ 2b sin ϕ b là: n= = λ / 2 sin ϕ λ ( với b là bề rộng của khe hẹp) Theo nguyên lý Huyghen thì mỗi dải sáng coi như một nguồn sáng thứ cấp gửi sóng sáng tới điểm M. λ Vì hiệu quang lộ của hai dải kế tiếp nhau là do vậy chúng gây ra tại M, , 2 các sóng ánh sáng dao động ngược pha nhau nên chúng khử lẫn nhau. Kết quả là: - Nếu khe chứa số chẵn (n=2k) dải sáng, thì tại điểm M có điểm tối. 2b sin ϕ λ = 2k → sin ϕ = k n= λ b với k = ±1 = ±2 = ... ( loại trừ giá trị k=0 vì Với k=0 tức là ϕ = 0 thì các dải gửi sóng sáng tới điểm M d.động cùng pha nên ở đó có cực đại giữa). - Nếu khe chứa số lẻ( n= 2k+1) dải sáng, từng cặp dải sáng kế tiếp khử sáng lẫn nhau tại M, còn lại dải sáng thứ (2k+1) thì không bị khử, kết
quả tại M có điểm sáng. Vậy điều kiện để tại M có điểm sáng là: 2b sin ϕ λ = 2k + 1 → sin ϕ = (2k + 1) n= λ 2b với k = 1 = ±2 = ±3..... ...(Loại trừ giá trị k=0 và k= -1.Vì với k=0 và k = -1 thì sin λ thì cường độ sáng không thể có giá trị cực đại nữa( vì khi sin ϕ = 0 đó ϕ=± 2b có cực đại giữa rồi,nếu tại K=-1 lại có cực đại thì giữa k=0 và k= -1 phải có một cực tiểu, mà trong khoảng từ k=0 đến k=-1 ko có một giá trị nguyên nào của K nữa nên có nghĩa ko có cực tiểu nào trong kho ảng này.Do đó ko có c ực đai ứng với k=-1. Tóm lại: *sin ϕ = 0 Có cực đại giữa λ λ λ λ *sin ϕ = k b hay sin ϕ = với k= ± 1 = ±2 = … , ± 2 b , ± 3 b ,…. ± b Có các cực tiểu nhiễu xạ λ λ λ k = 1 = ±2 = ±3.. haysin ϕ = ± 3 với * sin ϕ = (2k + 1) 2b , ± 5 2b ,… 2b có các cực đại nhiễu xạ BÀI TẬP NHIỄU XẠ Phương pháp đới cầu Frênen πRro .λ ∆S = Diện tích của các đới cầu: a- R + ro R.ro λ Bán kính của đới cầu thứ k: rk = .k b- R + ro c- Biên độ của ánh sáng tổng hợp tại M do các đới cầu gửi tới a = a1- a2 + a3 – a4+ a5 - …… a1 ≈ a 2
2- Nhiễu xạ của sóng cầu qua một lỗ tròn : aa n=1 ⇒ a = 1 + n ⇒ a=a1=2a 22 aa n=2 ⇒ a = 1 − n ⇒ a ≈ 0 22 a a2 nếu n là số chẵn an < a ⇒ I = ( 1 − n ) < Io ⇒ cường độ sáng tại M kém hơn 22 cường độ sáng khi ko có chướng ngại ( hoặc M là điểm tối) a a2 nếu n là số lẻ an > a ⇒ I = ( 1 + n ) > Io ⇒ cường độ sáng tại M sáng hơn 22 cường độ sáng khi ko có chướng ngại BÀI 1: Chiếu một chùm đơn sắc song song, bước sóng λ= 0,5 µ m,thẳng góc vào một lỗ tròn bán kính r = 1mm.Sau lỗ tròn có đặt một màn quan sát.Hãy xác định khoảng cách lớn nhất từ lỗ trên đến màn quan sát để tâm của hình nhiễu xạ trên màn vẫn là một vết tối BÀI 2: Một chùm tia sáng đơn sắc song song,có bước sóng λ= 0,6 µm, được rọi vuông góc vào một khe hẹp hình chữ nhật, có bề rộng b = 0,1 mm. Ngay sau khe có đặt một thấu kính hội tụ. Tìm bề rộng của vân cực đ ại gi ữa trên một màn quan sát đặt tại mặt phẳng trên của thấu kính và cách thấu kính một khoảng D = 1m. Hiện tượng phân cực ánh sáng 1.1.4. 1) Ánh sáng tự nhiên: ánh sáng tự nhiên: ánh sáng trong đó các véc tơ ∆  ánh sáng phân cường độ điện trường E ( véc tơ sóng sáng) sáng tự nhiên ánh cực toàn phần dao động một cách đều đặn theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng( phương truyền sóng ánh sáng) 1) Hiện tượng phân cực ánh sáng: Hiện tượng Khi cho ánh sáng tự nhiên đi qua môi trường bất đẳng hướng về mặt quang học học (vi dụ cho qua một tinh thể), thì trong những điều kiện
nhất định nào đó, tác dụng của môi trường lên ánh sáng đó có thể làm cho các véc tơ cường độ điện trường chỉ còn dao động theo một phương nhất định,hoặc dao động theo mọi phương nhưng không đồng đều, goi là hiện tượng phân cực ánh sáng. 2) Phân loại ánh sáng phân cực: +) Ánh sáng phân cực toàn phần: Ánh sáng có véc tơ cường độ điện  trường E chỉ dao động theo một phương xác định, được gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần. +) Ánh sáng phân cực một phần: Ánh sáng có véc tơ cường độ điện  trường E dao động theo tất cả mọi phương, vuông góc với tia sáng( phương truyền sóng ánh sáng), nhưng có phương mạnh và có phương yếu hơn, được gọi là ánh sáng phân cực một phần.    E E E ¸ánh sáng tự ánh sáng phân cực toàn ánh sáng phân cực một phần phần nhiên Như vậy: ánh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực toàn phần dao động đều đặn theo tất cả mọi phương vuông góc xung quanh tia sáng. 3) Định luật Maluýt về sự phân cực ánh sáng:  Thí nghiệm: ∆ ∆ Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực ánh sáng phân cực toàn phần toàn phần
Nhận xét hiện tượng:  + Mỗi tinh thể có tác dụng phân cực ánh sáng có một phương đặc biệt ∆ gọi là quang trục.  + Mỗi véc tơ cường độ điện trường E trong ánh sáng tự nhiên đều có thể tách ra hai thành phần Ex vuông góc với quang trục ∆ và thành phần Ey theo phương quang trục. + Khi ánh sáng tự nhiên chiếu vào bản tinh thể phân cực toàn phần (tuamalin T1) thì thành phần Ex(vuông góc với trục)bị tinh thể hấp thụ, chỉ còn lại thành phần Ey (song song với trục ∆ 1)là truyền qua được. Nếu đặt sau T1 một bản tinh thể tuamalin T 2 có quang trục ∆ 2 hợp với ∆ 1 một góc α thì cường độ sáng thay đổi tuỳ thuộc vào góc α: a 2 = a1 cos α → I 2 = a 2 = I 1 cos 2 α 2 với α = 0 → I 2 = I1 với α = 90 o → I 2 = 0 (Kính T1 là kính phân cực và T2 được gọi là kính phân tích) Định luật: Khi cho ánh sáng tự nhiên rọi qua hai bản tuamalin có quang tr ục hợp với nhau một góc α thì cường độ ánh sáng nhận được tỉ lệ với cos2α.