Bài giảng Vật lý đại cương: Quang học sóng - PGS.TS. Lê Công Hảo

Chia sẻ: Minh Tuyết | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:57

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật lý đại cương: Quang học sóng" cung cấp cho người học các kiến thức về "Cơ sở của quang hình và quang sóng" bao gồm: NHững cơ sở của quang hình học, những cơ sở của quang học sóng, giao thoa sóng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương: Quang học sóng - PGS.TS. Lê Công Hảo

QUANG HỌC SÓNG TS. Lê Công Hảo Không đổi pha SPX đổi pha 1800
GIỚI THIỆU Quang học: Là ngành vật lý học nghiên cứu về bản chất, sự lan truyền và tương tác của ánh sáng với môi trường vật chất. Các thuyết về bản chất của ánh sáng : •Thuyết hạt của Newton (cuối thế kỉ 17) •Thuyết sóng của Huygens (cuối thế kỉ 17) •Thuyết điện từ của Maxwell (1865) •Thuyết photon của Einstein (1905) Quang học sóng: nghiên cứu về bản chất, sự lan truyền và tương tác của ánh sáng với môi trường vật chất dựa trên cơ sở tính chất sóng của á/s.
§1- CÔ SÔÛ CUÛA QUANG HÌNH VAØ QUANG SOÙNG I- Nhöõng cô sôû cuûa quanq hình hoïc 1. Ñònh luaät veà söï truyeàn thaúng aùnh saùng 2. Ñònh luaät veà taùc duïng ñoäc laäp cuûa caùc tia saùng 3. Caùc ñònh luaät Descartes * Ñònh luaät phaûn xaï i'  i * Ñònh luaät khuùc xaï n1 sin i1  n2 sin i2
4. Nhöõng phaùt bieåu töông ñöông cuûa ñònh luaät Descartes a. Khaùi nieäm veà quang loä (quang trình) + Tröôøng hôïp aùnh saùng truyeàn trong moâi tröôøng ñoàng nhaát n B d A Quang loä khi aùnh saùng truyeàn töø A ñeán B laø: AB d L AB  AB  c  c  nd v v
+ Tröôøng hôïp aùnh saùng truyeàn qua nhieàu moâi tröôøng ñoàng nhaát khaùc nhau: A n1 Quang loä khi aùnh saùng d1 B truyeàn töø A ñeán D laø: n2 d2  LABCD  ABCD  C n3 d3 D LABCD  n1d1  n 2d 2  n 3d3 L n s i i
II- Nhöõng cô sôû cuûa quanq hoïc soùng 1. Thuyeát ñieän töø veà aùnh saùng cuûa Maxwell * Aùnh saùng laø soùng ñieän töø Aùnh saùng vaø soùng ñieän töø coù nhieàu tính chaát gioáng nhau: Vaän toác aùnh saùng = vaän toác soùng ñieän töø c 1 c v as  , vsñt   n o o  n Aùnh saùng vaø soùng ñieän töø ñeàu laø caùc soùng ngang:  Aùnh saùng vaø soùng ñieän töø ñeàu tuaân theo caùc ñònh luaät phaûn xaï, khuùc xaï nhö nhau  Aùnh saùng vaø soùng ñieän töø coù theå gaây ra caùc hieän töông giao thoa, nhieãu xaï tuaân theo caùc qui luaät nhö nhau
* Aùnh saùng thaáy ñöôïc laø soùng ñieän töø coù böôùc soùng (trong chaân khoâng): 0,41m    0,76m * Aùnh saùng ñôn saéc laø soùng ñieän töø ñôn saéc   Trong soùng aùnh saùng ñôn saéc cuõng coù ñieän tröôøng E , töø tröôøng B  E  v  B   E B    E, B, v (theo thöù töï treân) taïo thaønh tam dieän thuaän E vaø B tyû leä: E  v.B
 Do v raát lôùn neân: E  B  E ñöôïc goïi laø vectô soùng saùng  Soùng aùnh saùng ñöôïc bieåu dieãn baèng vectô ñieän tröôøng E Phöông E dao ñoäng Phöông truyeàn soùng  v z * Haøm soùng aùnh saùng ñôn saéc  Moät soùng aùnh saùng ñôn saéc n ñöôïc bieåu dieãn bôûi haøm soùng:  M    i  t k .r  r k E  Eoe O x  : vectô vò trí cuûa ñieåm khaûo saùt r y   2 Vôùi  laø taàn soá soùng aùnh saùng  n : vectô ñôn vò treân phöông truyeàn soùng
 2   z k n vôùi k laø vectô soùng  n n    2  M  Neáu r  n thì: k.r  k.r  r r k n O   2L 2L x k.r   y n. n   n : laø böôùc soùng aùnh saùng trong Nhận Xét: Sóng tại M luôn trễ pha hơn sóng tại nguồn một moâi tröôøng chieát suaát n lượng:  2L n    n  Soùng aùnh saùng ñôn saéc thöïc:     2L    E  E o cos   t  E  E o cos  t  k.r  hay:    
* Lieân heä giöõa hieäu pha cuûa hai soùng vaø hieäu quang loä:   E S1  E0 S1 cos t d M 1 S1 d2 S2   E S2  E0 S 2 cos t Dao ñoäng saùng taïi M do 2 nguoàn S1 vaø S2 gôûi tôùi:    2d1  E1M  E 01 cos   t    n     2d 2  E 2 M  E 02 cos   t    n 
Hieäu pha cuûa hai soùng taïi M: 2   1  2  d 2  d1  n 2   nd 2  nd1  n n  Thay:  n  , L 2  nd 2 , L1  nd1 : n 2 2   L 2  L1    L  
* Cöôøng ñoä saùng (đơn vị W/m2) Cöôøng ñoä saùng taïi moät ñieåm chính laø cöôøng ñoä soùng ñieän töø taïi ñoù:    I  vôùi: P  E  H  o 2 1  o 2 I E  E o  2 o  1 1 c  I   o .c.E 2 Trong chân không  o o 2 2 I E hay I~E 2
Vậy cöôøng ñoä saùng taïi ñieåm M laø: 2 I  I1  I 2  2 I1 I 2 cos L2  L1   Cöôøng ñoä saùng taïi M phuï thuoäc hieäu pha cuûa hai soùng tôùi taïi M: 2   L 2  L1   => I phuï thuoäc hieäu quang loä L = L2 - L1 cuûa hai soùng tôùi taïi M
Ví dụ 1: cho các dữ kiện như hình vẽ Chứng minh rằng tại điểm P
Ñieàu kieän ñeå coù cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu giao thoa a) Cöïc ñaïi giao thoa:  2  I  I max khi cos L 2  L1    1    2 L 2  L1   k.2  L2  L1  k   Vôùi: k  0,  1,  2, ... b) Cöïc tieåu giao thoa:  2  I  I min khi cos L2  L1   1   2  1 L 2  L1     k.2  L2  L1   k      2 Vôùi: k  0,  1,  2, ...
c Hình daïng vaø vò trí vaân giao thoa * Hình daïng vaân giao thoa trong khoâng gian Ñoái vôùi cöïc ñaïi giao thoa: L 2  L1  k  Hieäu khoaûng caùch töø hai nguoàn keát hôïp ñeán caùc ñieåm naøy laø:  n  , d 2  d1  k  n n  1 L 2  L1   k    Ñoái vôùi cöïc tieåu giao thoa:  2 Hieäu khoaûng caùch töø hai nguoàn keát hôïp ñeán caùc ñieåm naøy laø:  1 d 2  d1   k    n  2
Cực đại Cực tiểu
Taäp hôïp caùc ñieåm coù cöôøng ñoä saùng cöïc ñaïi laø moät hoï hyperboloid troøn xoay (coù tieâu ñieåm laø hai nguoàn keát hôïp S1 vaø S2) öùng vôùi caùc trò soá cuûa k k  0,  1,  2, ... Taäp hôïp caùc ñieåm coù cöôøng ñoä saùng cöïc tieåu cuõng laø moät hoï hyperboloid troøn xoay xen keû vôùi hoï maët treân
kt = 2 ks = 2 S1 kt = 1 ks = 1 kt = 0 ks = 0 kt = -1 ks = -1 kt = -2 k s= -2 S2 kt = -3