Một Số Khái Niệm Cơ Bản Về Sóng Thuyết điện Từ Về ánh Sáng Của ...

1. Trang chủ >
2. Khoa Học Tự Nhiên >
3. Vật lý >

Một số khái niệm cơ bản về sóng Thuyết điện từ về ánh sáng của Maxwell Quang lộ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3 MB, 168 trang )

CHƯƠNG II: GIAO THOA ÁNH SÁNG

I. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU

1. Nắm được một số khái niệm như quang lộ, cường độ sáng, hàm sóng ánh sáng, định lí Malus và nguyên lí Huygens là những cơ sở của quang học sóng.2. Nắm được định nghĩa và điều kiện để có giao thoa ánh sáng. 3. Khảo sát hiện tượng giao thoa ánh sáng điều kiện cực đại, cực tiểu giao thoa, vị trí vânsáng, vân tối trong thí nghiệm Young, giao thoa gây bởi bản mỏng nêm khơng khí, hệ vân tròn Newton.4. Ứng dụng hiện tượng giao thoa trong đo lường, kiểm tra độ phẳng, độ cong của các vật, khử phản xạ...

II. NỘI DUNG

§1. CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SĨNGQuang học sóng nghiên cứu các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, phân cực... dựa trên bản chất sóng điện từ của ánh sáng. Người đầu tiên đề ra thuyết sóng ánh sáng là nhà vật língười Hà Lan Christian Huygens năm 1687. Theo Huygens, ánh sáng là sóng đàn hồi truyền trong một mơi trường đặc biệt gọi là “ête vũ trụ” lấp đầy không gian. Thuyết sóngánh sáng đã giải thích được các hiện tượng của quang hình học như phản xạ, khúc xạ ánh sáng. Vào đầu thế kỉ thứ 19, dựa vào thuyết sóng ánh sáng Fresnel đã giải thích các hiệntượng giao thoa, nhiễu xạ ánh sáng. Nhưng khi hiện tượng phân cực ánh sáng được phát hiện thì quan niệm về sóng đàn hồi trong “ête vũ trụ” đã bộc lộ rõ những thiếu sót. Hiệntượng phân cực ánh sáng chứng tỏ sóng ánh sáng là sóng ngang và như chúng ta đã biết, sóng đàn hồi ngang chỉ có thể truyền trong môi trường chất rắn. Đến năm 1865, dựa vàonhững nghiên cứu lí thuyết của mình về trường điện từ và sóng điện từ, Maxwell đã nêu lên thuyết điện từ về sóng ánh sáng. Trong tiết này chúng ta sẽ nghiên cứu về một số nhữngkhái niệm cơ bản của sóng ánh sáng và các ngun lí như ngun lí chồng chất các sóng, ngun lí Huygens là cơ sở của quang học sóng.

1. Một số khái niệm cơ bản về sóng

Sóng là q trình truyền pha của dao động. Dựa vào cách truyền sóng, người ta chia sóng thành hai loại: sóng ngang và sóng dọc.Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử vng góc với phương truyền sóng.24Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng. Khơng gian có sóng truyền qua được gọi là trường sóng. Mặt sóng là qũi tích nhữngđiểm dao động cùng pha trong trường sóng. Giới hạn giữa phần mơi trường mà sóng đã truyền qua và chưa truyền tới gọi là mặt đầu sóng. Nếu sóng có mặt đầu sóng là mặt cầu thìđược gọi là sóng cầu và nếu mặt đầu sóng là mặt phẳng thì được gọi là sóng phẳng. Đối với mơi trường đồng chất và đẳng hướng, nguồn sóng nằm ở tâm của mặt sóng cầu, tia sóngphương truyền sóng vng góc với mặt đầu sóng hình 2-1. Nếu nguồn sóng ở rất xa phần mơi trường mà ta khảo sát thì mặt sóng là những mặt phẳng song song, các tia sóng lànhững đường thẳng song song với nhau và vng góc với các mặt sóng hình 2-2.Hình 2-1. Sóng cầu Hình 2-2. Sóng phẳng

2. Thuyết điện từ về ánh sáng của Maxwell

Ánh sáng là sóng điện từ, nghĩa là trường điện từ biến thiên theo thời gian truyền đi trong khơng gian. Sóng ánh sáng là sóng ngang, bởi vì trong sóng điện từ vectơ cường độđiện trường E và vectơ cảm ứng từ B luôn dao động vng góc với phương truyền sóng.Khi ánh sáng truyền đến mắt, vectơ cường độ điện trường tác dụng lên võng mạc gây nên cảm giác sáng. Do đó vectơ cường độ điện trường trong sóng ánh sáng gọi là vectơ sáng.Người ta biểu diễn sóng ánh sáng bằng dao động của vectơ sáng E vng góc với phươngtruyền sóng. Mỗi sóng ánh sáng có bước sóngλxác định gây nên cảm giác sáng về một màu sắc xác định và gọi là ánh sáng đơn sắc. Tập hợp các ánh sáng đơn sắc có bước sóngnằm trong khoảng từ 0,4λ mμđến 0,76m μtạo thành ánh sáng trắng.

3. Quang lộ

Xét hai điểm A, B trong một mơi trường đồng tính chiết suất n, cách nhau một đoạn bằng d. Thời gian ánh sáng đi từ A đến B làv dt =, trong đó v là vận tốc ánh sáng trong môi trường.Định nghĩa: Quang lộ giữa hai điểm A, B là đoạn đường ánh sáng truyền được trong chân không với cùng khoảng thời gian t cần thiết để sóng ánh sáng đi được đoạn đường d trongmôi trường chiết suất n.25nd dv cct L= ==2-1 Chiết suất n = c với c là vận tốc ánh sáng trong chân không.v Như vậy khi ánh sáng truyền trong môi trường chất, với việc sử dụng khái niệmquang lộ chúng ta đã chuyển quãng đường ánh sáng đi được trong môi trường chiết suất n sang quãng đường tương ứng trong chân khơng và do đó ta có thể sử dụng vận tốc truyềncủa ánh sáng trong chân không là c thay cho vận tốc v truyền trong môi trường.Nếu ánh sáng truyền qua nhiều môi trường chiết suất n1, n2, n3... với các quãng đường tương ứng d1, d2, d3... thì quang lộ sẽ lài iid nL∑=2-2a Nếu ánh sáng truyền trong môi trường mà chiết suất thay đổi liên tục thì ta chia đoạnđường AB thành các đoạn nhỏ ds để coi chiết suất không thay đổi trên mỗi đoạn nhỏ đó và quang lộ sẽ là∫ =B Ands L2-2b4. Định lí Malus về quang lộ a. Mặt trực giao là mặt vng góc với các tia của một chùm sáng.Hình 2-3. Mặt trực giaoTheo định nghĩa nếu chùm sáng là đồng qui thì mặt trực giao là các mặt cầu đồng tâm, còn nếu là chùm sáng song song thì mặt trực giao là các mặt phẳng song song.b. Định lí Malus: Quang lộ của các tia sáng giữa hai mặt trực giao của một chùm sáng thì bằng nhau.

5. Hàm sóng ánh sáng

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Vat ly dai cuong A2 - HVBCVT.2794
  • 168
  • 8,528
  • 223

Tải bản đầy đủ (.pdf) (168 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(3 MB) - Vat ly dai cuong A2 - HVBCVT.2794-168 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×