- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 4: Nhiễu xạ ánh sáng
Xem mẫu
- Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng
T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn
ViÖn VËt lý kü thuËt
Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
- Ch−¬ng 4
NhiÔu x¹ ¸nh s¸ng
- 1. HiÖn t−îng Lç to
nhiÔu x¹ ¸nh
s¸ng
Lç nhá gãc nhiÔu x¹
¶nh
ϕ nhiÔu
x¹
Tia s¬ cÊp , tia nhiÔu x¹
lμ hiÖn t−îng tia s¸ng lÖch khái ph−¬ng truyÒn
khi ®i gÇn ch−íng ng¹i
- 2. Nguyªn lý Huyghen - Frenen
BÊt k× ®iÓm nμo mμ AS truyÒn qua ®Òu trë thμnh
nguån s¸ng thø cÊp ph¸t AS vÒ phÝa tr−íc nã.
Biªn ®é vμ pha cña nguån thø cÊp lμ biªn ®é vμ
pha cña nguån thùc g©y ra t¹i vÞ trÝ cña nguån
thø cÊp
Biªn ®é tõ dS chiÕu ®Õn M
dS A( θ0 , θ)dS θ,θ0 cμng
θ r a(M) =
r1 θ 0 2 r1r2 nhá A cμng
O M lín
A( θ0 , θ)dS r1 + r2
S x( M ) = ∫ cos ω( t − )
S
r1r2 v
- 3. Ph−¬ng ph¸p ®íi cÇu Frªnen
3.1 §Þnh nghÜa, tÝnh chÊt ®íi cÇu Frªnen:
b+3
λ πRb
ΔS = λ
θ 2 λ R + b
R Σ3
b +
Σ1 Σ 2 Rbλ
O
0
M rk = k
Σ4 2 Σ B b R+b
λ
b+ 2 k=1, 2,...
2
λ
1 b + 4 a tû lÖ nghÞch víi θ:
a k = (a k −1 + a k +1 ) 2 a1> a2> a3>...> an>...
2
HiÖu quang lé AS tõ 2 ®íi cÇu liªn tiÕp ΔL=λ/2
Biªn ®é s¸ng t¹i M: a=a1-a2+ a3- a4... ± an...
+ n lÎ, - n ch½n
- 3.2. NhiÔu x¹ qua lç trßn g©y bëi nguån ®iÓm
ë gÇn: Cã n ®íi cÇu, Biªn ®é s¸ng t¹i M
R
O M a=a1 -a2 + a3 - a4 ... ± an
+ n lÎ, - n ch½n
a1 a1 a3 a3 a5 an
a = + ( − a 2 + ) + ( − a 4 + ) + ... ±
2 2 2 2 2 2
a1 a n
a= ± + n lÎ, - n ch½n
2 2 a 2
NhiÒu ®íi cÇu an ->0 => I0=a 2 I 0 = 1
4
Chøa sè lÎ ®íi cÇu a1 a n 2
I = ( + ) > I0
2 2
- a a
Chøa sè ch½n ®íi cÇu I = ( − ) < I0
1 n 2
2 2
n=2 => I2=0 n=1 => I1=a12=4I0
3.3. NhiÔu x¹ qua ®Üa trßn:
m+3 §Üa b¸n kÝnh r 0 che mÊt
m+1
M m ®íi cÇu. AS tõ ®íi
r0
O cÇu m+1 chiÕu tíi M
a = am+1-am+2+ am+3- ...
m+2
a m +1 a m+1 a m+3 a m+3 a m +5
a= +( − a m+2 + )+( − a m+4 + ) + ...
2 2 2 2 2
a m+1
a=
2
- Che c¸c ®íi cÇu (hoÆc ch½n hoÆc
lÎ) ®Ó t¨ng c−êng ®é s¸ng
a=a1-a2+ a3- a4... ± an
-> a=a1+ a3... +alÎ
4. NhiÔu x¹ g©y bëi c¸c sãng ph¼ng
δ A
AB=b ϕ M 4.1.Qua mét khe hÑp
F BÒ réng
O
mçi d¶i δ=λ/2sinϕ
B Σ0 I1 Sè d¶i
I0
Σ4 Σ2 Σ n = b 2b sin ϕ
λ/2 =
λ / 2 sin ϕ λ
1
Σ3
HiÖu quang lé gi÷a 2 tia tõ 2 d¶i liªn tiÕp:
- Chóng dËp t¾t nhau tõng ®«i mét
ΔL=λ/2
2b sin ϕ
§iÒu kiÖn cùc tiÓu: M tèi n= = 2k
λ λ
sin ϕ = k k = ±1, ±2... Trõ k=0
b
§iÒu kiÖn cùc ®¹i: M s¸ng
2b sin ϕ λ
n= = 2k + 1 sin ϕ = ( 2k + 1)
λ 2b
k = 1, ±2, ±3... Trõ k=0 vμ k=-1
øng víi k=0, -1 trïng víi cùc ®¹i gi÷a
- I0 sinϕ=0 cùc ®¹i gi÷a
λ λ λ
sin ϕ = ± ,±2 ,±3 ...
b b b
I1 I cã c¸c cùc tiÓu
2
λ λ
λ λ
λ −λO sinϕ sin ϕ = ±3 ,±5 ,...
−2 2 2b 2b
b b b b
cã c¸c cùc ®¹i
Tû lÖ I0 :I1 :I2: I3...=1: 0,045:0,016:0,008...
NhËn xÐt:
1 Cùc ®¹i gi÷a cã bÒ réng gÊp ®«i c¸c cùc ®¹i
bªn.
2 Cùc ®¹i gi÷a cã c−êng ®é gÊp tr¨m lÇn c¸c
cùc ®¹i bªn.
- 4.2. NhiÔu x¹ qua nhiÒu khe hÑp. C¸ch tö
dsinϕ d>b>λ λ
d b
M
sin ϕ = k
ϕ
b
F Cã c¸c cùc tiÓu chÝnh.
N/CPh©n bè c−êng ®é s¸ng
I E
gi÷a hai cùc tiÓu chÝnh:
HiÖu quang lé gi÷a 2 tia t−¬ng øng tõ 2 khe
liªn tiÕp L1 − L 2 = d sin ϕ = kλ
λ
sin ϕ = k cã c¸c cùc ®¹i chÝnh.
d k =0, ±1, ±2... k=0 cùc ®¹i gi÷a.
Gi÷a c¸c cùc ®¹i chÝnh cã c¸c cùc tiÓu t¹i
λ λ
d sin ϕ = ( 2k + 1) sin ϕ = ( 2k + 1)
2 2d
- d=3b Hai tia tõ 2 khe liªn tiÕp
λ/d khö lÉn nhau -> tèi
-λ/b 0 λ/b cßn tuú thuéc vμo sè khe N
kλ/d
N=1-> 1 Cùc ®¹i gi÷a
N=2 -> C¸c cùc ®¹i chÝnh
Sinϕ & Cùc tiÓu
(2k+1)λ/2d
N=3-> 1 Cùc ®¹i phô: N-2.
2 cùc tiÓu phô: N-1.
N nhiÒu: C¸c cùc ®¹i nÐt
- • C¸ch tö nhiÔu x¹:
TËp hîp c¸c khe hÑp gièng nhau c¸ch ®Òu nhau
vμ cïng n»m trªn mÆt ph¼ng: d chu k×
C¸ch tö truyÒn qua: KÝnh
r¹ch n=1/d
d 500 -
C¸ch tö ph¶n x¹: 1200/mm
Kim lo¹i
R¹ch
KÜ thuËt quang kh¾c
- • NhiÔu x¹ ¸nh s¸ng tr¾ng qua c¸ch tö
0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm
TÝm, Chμm, Lam, Lôc,Vμng,Da cam, §á
V©n tr¾ng trung t©m Kho¶ng tèi
k=2 k=4
7 mÇu,k=1 k=3
• NhiÔu x¹ trªn tinh thÓ
HiÖu quang lé 2 tia
Tia X cã λ~10 m-10
ΔL=2dsinθ=kλ
θ λ
d~3.10-10m sin θ = k
2d
C«ng thøc Wulf-Bragg
- tia x, e,n Zn Debye
(111)Si
mÉu tinh
thÓ
Phim
- • N¨ng suÊt ph©n ly cña dông cô quang häc
Kh¶ n¨ng ph©n biÖt chi tiÕt nhá nhÊt
9B»ng nghÞch ®¶o kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a 2
®iÓm cã thÓ ph©n biÖt ®−îc hoÆc cña gãc nhá
nhÊt gi÷a 2 tia tíi 2 ®iÓm cßn ph©n biÖt ®−îc.
9NhiÔu x¹ qua lç trßn cña dông cô → ®iÓm trªn
vËt → vÖt s¸ng trong dông cô
C−êng ®é s¸ng 2 ®iÓm cßn
2 ®iÓm kh«ng
trong ¶nh cña ph©n biÖt ®−îc
ph©n biÖt ®−îc
mét ®iÓm
- N¨ng suÊt ph©n ly cña dông cô quang häc b»ng
nghÞch ®¶o kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a 2 ®iÓm (=
b¸n kÝnh cña 1 vÕt ) thÞ kÝnh
¾ KÝnh hiÓn vi: VËt kÝnh
n sin u
S=
0,61λ
n- chiÕt suÊt cña m«I tr−êng, u- gãc nghiªng lín
nhÊt cña chïm s¸ng chiÕu vμo vËt kÝnh, λ- b−íc
sãng ¸nh s¸ng
¾ KÝnh thiªn v¨n: S = 1 = d
ε 1,22'
d- ®−êng kÝnh cña kÝnh vËt
nguon tai.lieu . vn
