intTypePromotion=3

Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý khúc xạ ánh sáng quang hình học p4

Chia sẻ: Dsfwe Trewyer | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
39
lượt xem
4
download

Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý khúc xạ ánh sáng quang hình học p4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nếu vật ở vô cực, chùm tia tới (đơn sắc) song song với lăng kính, chùm tia ló ra cũng song song, ta được một ảnh rõ ở vô cực (trong các máy quang phổ).Do tính chất này nên lăng kính được dùng để phân tích một chùm ánh sáng tạp thành các chùm tia sáng đơn sắc trong các máy quang phổ. d. Vài ứng dụng của lăng kính : * Ảnh cho bởi lăng kính

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý khúc xạ ánh sáng quang hình học p4

  1. h a n g e Vi h a n g e Vi XC XC e e F- F- w w PD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu 2sin A . cos A to to k k lic lic ∆D ≈ dD = sinA 2 2 C C w w m m = w w w w o o c .c ∆n dn cosr1 . cosi2 cos A . cosi2m . .d o .d o ack c u -tr a c k c u -tr 2 sin i1m ∆D ≈ − 2 n ∆n cos i1m trong đó, i1m và i2m là các trị số của góc i1 và i2 khi có độ lệch cực tiểu. Vậy: ∆ D = -2 tg i1m ∆n (3.9) n Do tính chất này nên lăng kính được dùng để phân tích một chùm ánh sáng tạp thành các chùm tia sáng đơn sắc trong các máy quang phổ. d. Vài ứng dụng của lăng kính : * Ảnh cho bởi lăng kính : d i2 S' - Nếu vật ở vô cực, chùm tia tới (đơn sắc) song d i1 S song với lăng kính, chùm tia ló ra cũng song song, ta được một ảnh rõ ở vô cực (trong các máy quang phổ) Hình 21 - Khi vật cách lăng kính một đoạn hữu hạn, trong trường hợp tổng quát, ảnh của vật không rõ. Ảnh của một điểm không phải là một điểm. Tuy nhiên, ngườii ta chứng minh đượ: ảnh S’ của một điểm S có thể coi là một điểm khi chùm tia sáng phát suất từ S đến lăng kính ở gần cạnh của lăng kính và thỏa mãn gần đúng điều kiện có độ lệch cực tiểu. Khi đó: dD = di2 − 1 = 0 hay di = di di1 di1 1 2 * Lăng kính phản xạ toàn phần : B Dùng một lăng kính với tiết diện chính là một tam giác S vuông cân ABC. Chiếu một chùm tia sáng song song tới 450 thẳng góc với mặt AB, tới BC I A tại I với góc tới 450. Mà ta biết góc giới hạn ≈ 410 50’ (với n ≈ 1,5). Vậy tại I, ánh sáng phản xạ toàn phần, đi ra C R khỏi lăng kính theo phương HÌNH 22 IR.
  2. h a n g e Vi h a n g e Vi XC XC e e F- F- w w PD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu to SS4. MẶT CẦU KHÚC XẠ. to k k lic lic C C w w m m w w w w o o c .c . .d o .d o ack c u -tr a c k c u -tr (+) O R O c (n1) (n2) Σ HÌNH 23 Ta gọi mặt cầu khúc xạ là hệ quang học gồm hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau n1 và n2 được ngăn cách bởi một phần mặt cầu Σ. Để nghiên cứu mặt cầu khúc xạ, ta căn cứ vào các yếu tố sau đây: C là tâm của mặt cầu, O là đỉnh – đường thẳng qua CO gọi là quang trục chính. Các đường thẳng khác đi qua tâm C được gọi là các quang trục phụ. Đoạn OC≈ R là bán kính của mặt cầu khúc xạ. Mọi mặt phẳng chứa quang trục chính được gọi là tiết diện chính của hệ, ví dụ như mặt phẳng hình vẽ. Góc θ (hình 23) được gọi là góc mở của mặt cầu. Nếu chiều của ánh sáng truyền tới được qui ước là chiều dương ghi trên hình vẽ thì môi trường phía sau mặt Σ là môi trường ảnh thực, còn môi trường phía trước là môi trường vật thực. 1. Công thức mặt cầu khúc xạ. i2 I i1 ϕ α2 α1 A1 O c A2 HÌNH 24 Ta xét ảnh của điểm A1 nằm trên quang trục. Và chỉ xét các tia đi gần trục OC. Chọn tia thứ nhất là tia A1C, trùng với quang trục. Tia này truyền thẳng qua mặt khúc xạ. Vì vậy ảnh sẽ nằm trên quang trục (H. 24). Tia thứ hai dùng để xác định ảnh là tia A1I, tới mặt khúc xạ dưới góc tới i1. Góc khúc xạ tương ứng trong môi trường thứ hai là i2. Vì là tia gần trục, góc i1 và i2 là bé, để có thể viết định luật khúc xạ gần đúng dưới dạng : n1 i1 ≈ n2 i2 (4.1) Từ hình vẽ ta có các hệ thức sau : i 1 = φ - α 1 và i 2 = φ - α 2 OI OI OI , α1 = , α2 = ϕ= OC OA1 OA 2
  3. h a n g e Vi h a n g e Vi XC XC e e F- F- w w PD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu Như vậy, theo định luật khúc xạ (1.5) ta có : to to k k lic lic C C w w m m w w w w o o c .c . .d o .d o ack c u -tr a c k OI OI OI OI c u -tr n1 ( ) = n2 ( ) − − OC OA1 OC OA 2 OC laø baùn kính R cuûa maët caàu, OA 1 vaø OA 2 laø khoaûng caùch ñeán vaät vaø ñeán aûnh keå töø ñænh maët caàu. Ta đặtĠ vàĠ. Thay vào biểu thức trên ta được công thức mặt cầu khúc xạ : n 2 n1 n 2 − n1 p2 − p1 = R (4.2) n2 − n1 Đại lượng bên vế phải ф = được gọi là tụ số của quang hệ. Giá trị của ф là giá trị R đại số, nó cho biết xu thế đi về gần quang trục hay đi ra xa của các chùm tia khúc xạ. đơn vị đo tụ số là “điốp” nếu chiều dài tính ra mét Chú ý : đối với mặt cầu khúc xạ, ta chỉ có ảnh rõ khi các tia tới đi gần trục chính. 2. Các tiêu điểm, mặt phẳng liên hợp và mặt phẳng tiêu. a- Các tiêu điểm: O F1 O F2 (n1) (n2) (n2) (n1) HÌNH 25 Cho chùm tia sáng song song với quang trục tới quang hệ. sau khi khúc xạ chùm tia hội tụ tại F2 (H.25). F2 được gọi là tiêu điểm ảnh. F2 là thực nếu nó nằm trong không gian ảnh thực. Tương tự, nếu có chùm tia xuất phát từ F1 trên quang trục, sau khi khúc xạ trở thành chùm song song với quang trục (H.25), thì F1 được gọi là tiêu điểm vật. Tiêu điểm F1 là thực nếu nó nằm trong không gian vật thực. Các đoạn thẳng OF2 =f2 và OF1 =f1được gọi là các tiêu cự ảnh và tiêu cự vật. Các tiêu cự cũng mang dấu theo qui ước chung. Dễ dàng dùng công thức (4.2) để xác định các tiêu cự Kết quả là − n1 R − n1 nR n f1 = n −n = f2 = n 2 n = 2 vaø (4.3) 2− 1 φ φ 2 1 Tỉ số giữa hai tiêu cự :
  4. h a n g e Vi h a n g e Vi XC XC e e F- F- w w PD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu to to k k lic lic C C w w m m w w w w o o .c .c f2 n −n n .d o .d o c u -tr a c k c u -tr a c k = − n2 hay φ = f 1 = f 2 (4.4) f1 1 1 2 Biểu thức (4.4) cho thấy độ dài tuyệt đối của các tiêu cự tỉ lệ với chiết suất của môi trường tương ứng và 2 tiêu điểm luôn luôn nằm về hai phía của mặt cầu khúc xạ. b- Mặt phẳng liên hợp : P1 P2 B1 B2 O α A2 A2 A1 O' (n2) (n1) HÌNH 26 Chú ý vào H. 26, chúng ta tiếp tục phân tích như sau : Điểm A2 là ảnh của điểm A1 nằm trên quang trục A1C. Hai điểm A1 và A2 được gọi là hai điểm liên hợp. Xét quang trục khác, ví dụ CO’. Nếu vật đặt tại B1 sao cho CB1 = CA1 thì ảnh sẽ ở tại B2 (H. 26), với CB2 = CA2. Cặp điểm B1, B2 cũng là cặp điểm liên hợp. Suy rộng ra, các mặt cầu có vết là các cung A1B1 và A2B2 là các mặt liên hợp. Trong trường hợp gần đúng với gócĠ nhỏ có thể xem hai mặt phẳng P1 và P2 (H.26) thẳng góc với quang trục qua A1 và A2 là hai mặt liên hợp. c- Các mặt phẳng tiêu : F2 F1 O A2 A1 HÌNH 27 Hai mặt phẳng vuông góc với quang trục đi qua F1 và F2 được gọi là mặt phẳng tiêu vật và mặt phẳng tiêu ảnh. Các mặt phẳng tiêu liên hợp với các mặt phẳng ở vô cực. Nếu có chùm tia xuất phát từ điểm A1 trên mặt phẳng tiêu vật, ta thấy A1 nằm trên quang trục A1C tương đương với F1 nằm trên quang trục chính F1C. Vì vậy, có thể suy ra rằng, chùm tia khúc xạ là chùm song song với trục A1C (H.27). Bây giờ, nếu có chùm tia tới song song với phương A2 quang trục CA2, thì chùm tia khúc xạ sẽ hội tụ tại điểm A2 trên mặt phẳng tiêu ảnh. Các điểm A1, A2 trên các mặt phẳng tiêu được gọi là các tiêu điểm phụ. Các tiêu điểm phụ thường được sử dụng để dựng hình.
  5. h a n g e Vi h a n g e Vi XC XC e e F- F- w w PD PD er er ! ! W W O O N N y y bu bu 3. Vẽ tia khúc xạ. to to k k lic lic C C w w m m • Các tia đặc biệt : w w w w o o c .c . .d o .d o ack c u -tr a c k c u -tr - Tia tới song song với trục chính, tia khúc xạ đi qua tiêu điểm ảnh - Tia tới qua tiêu điểm vật, tia khúc xạ song song với trục chính - Tia tới qua tâm C sẽ truyền thẳng • Tia tới bất kỳ: I I F2' F1 R S S R O F1 C C F2 (∆') (∆) (n1) (n2) (n2) (n1) Hình 27bis Tia khúc xạ song song với trục phụ ∆ (∆ đi qua tiêu điểm vật phụ F’1, giao điểm của tia tới SI và mặt phẳng tiêu vật) Tia khúc xạ đi qua tiêu điểm ảnh phụ F’2 (giao điểm của trục phụ ∆’ song song với tia tới SI với mặt phẳng tiêu ảnh) 4- Cách dựng ảnh. Độ phóng đại. B1 F1 F2 O A1 HÌNH 28 Ta dựng ảnh của một vật A1B1 có kích thước nhỏ, đặt vuông góc với quang trục. Muốn vậy ta chỉ cần hai trong ba tia đặc biệt phát suất từ B1, vẽ hai tia ló tương ứng, ta được ảnh B2 của B1. Hạ đường thẳng góc xuống trục quang học, ta được ảnh A2B2 Độ phóng đại được định nghĩa là : A 2 B2 β= A 1 B1 Từ hai tam giác có đỉnh F1, ta có : f OF1 vôùi x 1 = F1 A1 β=− = − x1 F1 A 1 1

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản