Chương 18: Sự nhiễn xạ ánh sáng

CHƯƠNG 18 : SỰ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG

I. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG.

II. NGUYÊN LÍ HUYGENS-FRESNEL

III. PHƯƠNG PHÁP ÐỚI FRESNEL.

1. Cách chia đới.

2. Tính biên độ tổng hợp.

3. Phương pháp giản đồ vectơ.

4. Tính số đới Fresnel.

IV. NHIỄU XẠ CỦA SÓNG CẦU (NHIỄU XẠ FRESNEL)

1. Nhiễu xạ do một lỗ tròn.

2. Nhiễu xạ do một màn tròn không trong suốt.

3. Nhiễu xạ do mép thẳng của màn không trong suốt.

V. NHIỄU XẠ CỦA SÓNG PHẲNG (NHIỄU XẠ FRAUNHOFER)

1. Nhiễu xạ do một khe hẹp.

2. Nhiễu xạ ánh sáng do một lổ tròn.

3. Nhiễu xạ ánh sáng do nhiều khe. Cách tử nhiễu xa.

VI. MÁY QUANG PHỔ CÁCH TỬ.

1. Cấu tạo

2. Các đặc trưng cơ bản của máy quang phổ cách tử.

I. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG. TOP

1

Trong quang hình học ở môi trường đồng tính, ánh sáng sẽ truyền thẳng. Tuy nhiên thực nghiệm chứng tỏ rằng

điều đó không phải bao giờ cũng đúng. Xét hai thí nghiệm sau đây:

Thí nghiệm 1: Dùng kim khâu đâm thủng một lỗ O trên một tấm bìa và rọi vào đó một chùm ánh sáng phát ra từ một nguồn S

qua thấu kính L (Hình 18.1) Theo định luật truyền thẳng của ánh sáng thì ta chỉ quan sát được ánh sáng trong hình nón OAB do các tia

sáng đi qua mép thấu kính tạo nên. Tuy nhiên nếu ta đặt mắt tại điểm M ở ngoài và ngay cả khá xa hình nón này vẫn nhận được ánh

sáng từ lỗ O.

Thí nghiệm 2 : Ðặt một đoạn dây kim loại mảnh song song với một khe sáng. Sau đoạn dây ta đặt một màn quan sát E

(Hình 18.2) song song với đoạn dây. Theo định luật truyền thẳng thì miền AB bị che khuất bởi sợi dây phải là miền bóng tối hình học

và ngoài miền đó phải được rọi sáng đều. Tuy nhiên tại điểm M nằm trên trục đối xứng của AB ở trong miền bóng tối hình học, ta vẫn

thấy có ánh sáng và ở lân cận các điểm A và B ta lại thấy các vân tối và sáng. Ðiều đó cho thấy rằng, trong trường hợp này ánh sáng

cũng không tuân theo định luật truyền thẳng.

Tuy nhiên nguyên lí Huygens chưa cho biết cường độ sáng trên màn đặt sau vật cản sẽ được phân bố như

thế nào. Ðể giải quyết vấn đề này Fresnel bổ sung nguyên lí giao thoa vào nguyên lí Huygens và lập nên nguyên lí

Huygens-Fresnel. Ðó là nguyên lí cơ bản của quang học sóng.

II. NGUYÊN LÍ HUYGENS-FRESNEL TOP

Nội dung nguyên lí đó như sau:

2

Như vậy nguyên lí Huyghen-Fresnel cho phép nghiên cứu cường độ của sóng tổng hợp theo các phương

khác nhau trong trường hợp sóng ánh sáng truyền tự do (truyền thẳng) cũng như khi gặp vật cản (nhiễu xạ).

Tuy nhiên việc giải trực tiếp bài toán này khá phức tạp vì rằng biên độ và pha ban đầu của các sóng thứ cấp

phụ thuộc vào sự phân bố các nguồn nguyên tố d( đối với điểm P. Ðể thay cho những tính toán phức tạp, Fresnel

3