Xem mẫu

  1. Quang học sóng – Nhiễu Xạ TS. Lê Công Hảo
  2. 2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ ➢ Khi truyền qua khe, ánh sáng có bước sóng lớn hơn hay bằng bề rộng của khe sẽ tán xạ qua mọi hướng về phía trước. Hiện tượng này được gọi là nhiễu xạ. ➢ Nền nhiễu xạ gồm các vùng sáng – tối xen kẻ nhau, tương tự như nền giao thoa ➢ Nền nhiễu xạ gồm một vân sáng trung tâm có độ rộng đáng kể. ➢ Nền nhiễu xạ bao gồm dãy các vân sáng có cường độ ít hơn phân bố đều hai bên.
  3. 2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ Chính giữa nền nhiễu xạ có cực đại chính giữa. Màn quan sát ➢ Xung quanh cực đại chính giữa có những vùng sáng yếu hơn, được gọi Nguồn phát là cực đại thứ cấp. Vật chắn ➢ Những vùng tối Nguồn sáng chiếu qua vật chắn tạo nền được gọi là cực nhiễu xạ trên màn quan sát tiễu nhiễu xạ.
  4. 2.1. NX FRESNEL 1 – Bố trí thí nghiệm: R O b R r b O M
  5. 2.1. NX FRESNEL 2 – Phân bố cường độ ảnh nhiễu xạ: Ảnh nx có tính đối xứng tâm. Tâm có lúc sáng, lúc tối, tùy theo bán kính lỗ tròn và khoảng cách từ lỗ tròn tới màn quan sát.
  6. 2.1. NX FRESNEL 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:  b+3 2  b+2 2 R  b+ 2 4 2 O 1 b M 5 3 S0
  7. 2.1. NX FRESNEL 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel:  2 kb rk = R − (R − h k ) = (b + k ) − (b + h k )  h k = 2 2 2 2 2 2(R + b) Rb Mk  Sk = h k .2R = k. R+b R  rk b+k Diện tích của mỗi đới cầu: 2 hk Rb S =  O Hk M0 b M R+b k Bán kính của đới cầu thứ k: kRb Rb S0 rk  2Rh k = =  k R+b R+b
  8. 2.1. NX FRESNEL 3 – Giải thích kết quả bằng pp đới cầu Fresnel: Biên độ sóng ak do đới thứ k gởi tới M sẽ giảm dần khi chỉ số k tăng, Dao động sáng tại M do hai đới nhưng giảm chậm. Vì thế ta coi ak kề nhau gởi tới sẽ ngược pha là trung bình cộng của ak-1 và ak+1. nhau. Vì thế, biên độ sóng tại M 4 2 là: a M = a1 − a 2 + a 3 − a 4 + ...  a n O 1 b M 5 3 a1 a n (Dấu “+” khi n lẻ; aM =  “-” khi n chẵn) S0 2 2
  9. 2.1.NX FRESNEL Biên độ sóng và cường độ sáng tại M: 2 Số đới Fresnel chứa được a1 a n  a1 a n  trên lỗ tròn: aM =   I = aM =    2 2 2 2 2  rn  R + b  2 n=     R.b  2 Nếu lỗ tròn quá lớn thì: a I = a M = 1 = I0 2 4 Nếu lỗ tròn chứa số lẻ 2 (M là đới cầu Fresnel thì:  a1 a n  điểm I = a M =  +   I0 2 2 2  sáng). Nếu lỗ tròn chứa số 2 (M là chẵn đới cầu Fresnel  a1 a n  thì: I = a M =  −   I0 2 điểm 2 2  tối).
  10. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Nguồn phát Màn quan sát
  11. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Mỗi điểm là một nguồn phát thứ cấp Hiệu quang lộ của tia 1-3, 2-4 và 3-5: a L = sin  2 Điều kiện để hai tia triệt tiêu (cực tiểu nhiễu xạ): a  L = sin  =  2 2 hay  sin  =  Hiệu quang lộ tia 1 và 3, 2 và 4 hoặc 3 và 5 là 𝑎 sinθ a 2
  12. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Nếu chia bề rộng khe 2 thành 4 phần bằng sin  =  nhau a Nếu chia bề rộng khe 3 sin  =  thành 6 phần bằng nhau a  ĐIỀU KIỆN CỰC TIỂU NXẠ sin  t = m a m = 1,2,3,...  sin  s = (m + 1 / 2) , (m = 1,2,3,...) ĐIỀU KIỆN CỰC ĐẠI N.XẠ a
  13. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Phân bố cường độ sáng trong nền nhiễu xạ Fraunhofer từ khe hẹp độ rộng a. Hình vẽ minh họa trình bày vị trí 2 cực tiểu phân bố hai bên cực đại giữa.  sin  t = m m = 1,2,3,... a
  14. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP 2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe • Mỗi vùng y tương ứng với độ lớn vector cường độ điện trường E • Cường độ điện trường E tại một điểm trên màn là tổng của E. Độ lệch pha giữa hai tia liên tiếp: 2 2  =  = (L2 − L1 )  = y sin    Cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn là tổng hợp của vector cường độ điện trường từ các vùng có bề rộng y
  15. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP 2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe Dùng giản đồ vector để tìm cường độ điện trường tổng hợp E Khi  = 0 Khi   0 a = Ny: Bề rộng của khe N là số vùng Độ lệch pha giữa tia tại đỉnh và đáy của khe là Điện trường tại tâm trên màn 2 2  = N = Ny sin  = a sin  E 0 = NE  
  16. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP 2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe Từ hình vẽ, ta thu được: ER / 2 sin = 2 R Hay, cường độ điện trường tổng hợp thu được:   E0    sin ( / 2 )  ER = 2 R sin = 2  sin = E0   2   2   /2  2 Thu được cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn I~E  sin ( / 2 )   sin (a sin  /  )  2 2 I = I max   I = I max     /2    a sin  /  
  17. 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP 2.2.2. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua hai khe Nền nhiễu xạ qua hai khe  Giao thoa và nhiễu xạ 2 Nền nhiễu xạ qua một khe
  18. 2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP VÀ LỖ TRÒN 2.3.1. Đối với khe hẹp ➢ Khi cực đại chính giữa của một ảnh này rơi Tiêu chuẩn Rayleigh vào cực tiểu bậc nhất Phân giải không tốt của một ảnh khác thì Phân giải tốt các ảnh được cho là có khả năng phân giải được. ➢Điều kiện cho giới hạn phân giải này được gọi là tiêu chuẩn Rayleigh
  19. 2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP Cực tiểu đầu tiên xuất hiện tại góc: Phân giải tốt Phân giải không tốt  sin  = a a là bề rộng của khe  Là bước sóng Trong mọi trường hợp 
  20. 2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA LỖ TRÒN Độ phân giải nền nhiễu xạ ứng với góc   min = 1,22 D D là đường kính lỗ tròn Chú ý góc nhỏ
nguon tai.lieu . vn