- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lý đại cương: Quang học sóng - PGS.TS. Lê Công Hảo
Xem mẫu
- 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):
0,41m 0,76m
* 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
2L 2L 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:
2L
n
n
Soùng aùnh saùng ñôn saéc thöïc:
2L
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:
2d1
E1M E 01 cos t
n
2d 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
nguon tai.lieu . vn