Bài tập nhiễu xạ fresnel cầu phương pháp xoắn ốc
|
BÀI TẬP QUANG HỌC 1 CHƯƠNG II: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM Cô Nguyễn Thị Hảo Chủ đề 1 2 Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ? 3 Nhiễu xạ và giao thoa khác nhau thế nào? 4 Hiện tượng tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần vật cản ánh sáng đượcgọi là hiện tượngnhiễu xạ. k ab S a b π λ ∆ =
b = Mo P S: nguồn sáng P: điểm được chiếu sáng Σ: mặt sóng cầu a: bán kính mặt cầu S b: khoảng cách từ điểm quan sát đến mặt sóng cầu . k ab r k a b λ \=
S a b π λ ∆ =
1 2 2 n P a a a = ± Dấu + n lẻ Dấu – n chẵn k ab S a b π λ ∆ =
Khi số đới chứa trong lỗ là chẵn: Ip < Io (P tối hơn) Khi có 1 đới n = 1: Ip=a12 =4a2 =4Io (cường độ sáng tại P gấp 4 lần khi không có màn) Khi có 2 đới n = 2: Ip = 0 do (a1≈a2) Tại P là tối nhất • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Chủ đề 1 10 1 2 2 2 P a a a = − 1 1 1 2 2 P a a a a= + = Phương pháp đường xoắn ốc Biên độ sóng tới: a = ao =OI Đới Fresnel thứ nhất: - Nửa vòng tròn OA. - Biên độ: a1=OA=2OI =2a Đới Fresnel thứ hai: - Nửa vòng tròn AB. - Biên độ: a2=AB ≈ 2a 2 đới Fresnel đầu tiên: - Biên độ: aP=OB ≈ 0 C 11 Phương pháp đường xoắn ốc Nửa đới Fresnel thứ nhất: - Cung tròn OJ - Biên độ: ap = OJ = a√2 12 Đới Fresnel thứ nhất + nửa đới Fresnel thứ 2: - Cung tròn OJAF - Biên độ: ap = OF = a√2 • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ TRÒN Chủ đề 1 1. Nếu sử dụng PP đới cầu mà sóng tới là sóng phẳng thì: a→∞ 2. Nếu lỗ tròn chứa được k đới thì ta xem bán kính lỗ tròn bằng bán kính đới thứ k 3. Số đới chứa trong lỗ tròn phụ thuộc bán kính lỗ tròn và khoảng cách b đến điểm quan sát P 4. Số đới cầu chứa trong lỗ càng tăng thì cường độ sáng tại tâm nhiễu xạ giảm 5. Tâm nhiễu xạ (điểm P) tối nhất khi lỗ tròn có 2 đới n = 2 6. Ta thường sử dụng PP đường xoắn ốc khi số đới cầu là không nguyên 7. Biên độ dao động do đới gây ra tại P sẽ tỉ lệ với diện tích đới hay diện tích lỗ tròn Lưu ý khi làm BT 13 Dạng: Nhiễu xạ qua 1 dĩa tròn 14 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP CHỦ ĐỀ 2 Gọi i là góc lệch của chùm tia nhiễu xạ so với pháp tuyến 15 i D • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP CHỦ ĐỀ 2 16 17 Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ a: bề rộng khe hẹp P: ảnh nhiễu xạ, Po ảnh hình học của S A: biên độ nhiễu xạ do toàn khe gây ra tại P a1: biên độ sóng nhiễu xạ của tia đi qua O gây ra tại P f: tiêu cự của TKHT 1. Cực tiểu nhiễu xạ: sin sin ( 1, 2 ) , bé . o o o ct i i k k a i i i i k a x k f a λ • − = = ± ± λ • → − = λ • = 2. Cực đại nhiễu xạ: sin sin (2 1) ( 1, 2 ) 2 , bé (2 1) 2 (2 1) . 2 o o o cd i i k k a i i i i k a x k f a λ • − = + = ± ± λ • → − = + λ • = + Khoảng cách giữa 2 cực đại và cực tiểu liện tiếp: .i x f a a λ λ ∆ = → ∆ = 18 Cực đại giữa nhiễu xạ Po (cực đại giữa trung tâm, cực đại giữa hình học) là ảnh hình học của S : i=io, P≡Po Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 1 khe hẹp 19 20 ♥ Cực đại giữa NX (cực đại giữa hình học): i = io⇒ u = 0 ⇒ I = Io ♥ Cực đại NX thứ 1: k=1,-2 ⇒ u=3π/2 ⇒ I1=4/9π2 Io= 0,044 Io ♥ Cực đại NX thứ 2: k=2,-3 ⇒ u=5π/2 ⇒ I2=4/25π2 Io= 0,016 Io 2 2 sin 1 ( ) u = ( ) ( ) 2 o o o u I A i i a i i k u a π λ λ \= − − = + NX: 90% Năng lượng ánh sáng tập trung ở vân giữa NX • NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸP CHỦ ĐỀ 3 “Trong nhiễu xạ có giao thoa” Giữa 2 cực đại chính giao thoa có: N-1 cực tiểu giao thoa và N-2 cực đại phụ giao thoa 21 Nhiễu xạ 1 khe Nhiễu xạ 2 khe So sánh ảnh nhiễu xạ? Vân giao thoa Cực đại giữa NX 22 Cực tiểu NX So sánh thí nghiệm khe Young và nhiễu xạ 2 khe hẹp. Câu hỏi tuần sau 23 Nhiễu xạ qua 2 khe 24 Các em quan sát hình vẽ về phân bố cường độ của ảnh nhiễu xạ, sau đó xem ảnh nhiễu xạ thực tế Lí giải vì sao 7 khe thì không quan sát được cực đại phụ giao thoa? 25 |
