Quang học sóng –NhiễuXạ · 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Mỗi điểmlà...

TS. Lê Công Hảo

Quang học sóng – Nhiễu Xạ

2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ

Khi truyền qua khe, ánh sáng có bước

sóng lớn hơn hay bằng bề rộng của khesẽ tán xạ qua mọi hướng về phía trước.Hiện tượng này được gọi là nhiễu xạ.

Nền nhiễu xạ gồm các vùng sáng – tốixen kẻ nhau, tương tự như nền giaothoa

Nền nhiễu xạ gồm một vân sáng trungtâm có độ rộng đáng kể.

Nền nhiễu xạ bao gồm dãy các vân sángcó cường độ ít hơn phân bố đều hai bên.

2.1. GIỚI THIỆU VỀ NỀN NHIỄU XẠ

Nguồn sáng chiếu qua vật chắn tạo nềnnhiễu xạ trên màn quan sát

Màn quan sát

Nguồn phát

Vật chắn

Chính giữa nền nhiễu xạ có cực đại chính giữa.

Xung quanh cựcđại chính giữa cónhững vùng sángyếu hơn, được gọilà cực đại thứ cấp.

Những vùng tốiđược gọi là cựctiễu nhiễu xạ.

2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP

Nguồn phát

Màn quan sát


Mỗi điểm là một nguồn phát thứ cấp

Hiệu quang lộ tia 1 và 3, 2 và 4 hoặc 3 và 5 là𝑎

2sinθ

Hiệu quang lộ của tia 1-3, 2-4

và 3-5:

sin2

aL

Điều kiện để hai tia triệt tiêu

(cực tiểu nhiễu xạ):

2sin

2

aL

asin

hay

a

2sin

2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸPNếu chia bề rộng khe

thành 4 phần bằng

nhau

Nếu chia bề rộng khe

thành 6 phần bằng nhau a

3sin

ĐIỀU KIỆN CỰC TIỂU NXẠ

amsin t

ĐIỀU KIỆN CỰC ĐẠI N.XẠ,...)3,2,1(,)2/1(sin ma

ms

,...3,2,1 m


Phân bố cường độ sángtrong nền nhiễu xạFraunhofer từ khe hẹpđộ rộng a.

Hình vẽ minh họa trìnhbày vị trí 2 cực tiểu phânbố hai bên cực đại giữa.

amsin t

,...3,2,1 m

2.2.1. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua một khe

Cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn là tổng hợp củavector cường độ điện trường từ các vùng có bề rộng y

• 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:


12

2LL

sin

2y

Dùng giản đồ vector để tìm cường độ điện trường tổng hợp E

Khi = 0

Điện trường tại tâm trên màn

ENE0

N là số vùng

Khi 0

Độ lệch pha giữa tia tại đỉnh và đáy của khe là

a = Ny: Bề rộng của khe



sin

2sin

2ayNN

Từ hình vẽ, ta thu được:

Hay, cường độ điện trường tổng hợp thu được:

Thu được cường độ ánh sáng tại một điểm trên màn



R

ER 2/

2sin

2/

2/sin

2sin2

2sin2 0

0

E

ERER

2~ EI

2

max2/

2/sin

II

2

max/sin

/sinsin

a

aII

2.2.2. Cường độ sáng của nền nhiễu xạ qua hai khe


Giao thoa và nhiễu xạ

Nền nhiễu xạ qua hai khe

Nền nhiễu xạ qua một khe

2

2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP VÀ LỖ TRÒN

Khi cực đại chính giữacủa một ảnh này rơivào cực tiểu bậc nhấtcủa một ảnh khác thìcác ảnh được cho là cókhả năng phân giảiđược.

Điều kiện cho giớihạn phân giải nàyđược gọi là tiêuchuẩn Rayleigh

2.3.1. Đối với khe hẹp

Phângiảitốt

Tiêu chuẩn Rayleigh

Phângiảikhông

tốt

2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA KHE HẸP

Cực tiểu đầu tiên xuất hiện tại góc:

a là bề rộng của khe

Là bước sóng

Trong mọi trường hợp << a, nên:

Phân giải tốt Phân giải không tốt

a

min

a

sin

2.3. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA LỖ TRÒN

Độ phân giải nền nhiễu xạ

ứng với góc

D là đường kính lỗ tròn

D

22,1min

Chú ý góc nhỏ

2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ2.4.1. Khái niệm về cách tử nhiễu xạ

Cách tử nhiễu xạ là một công

cụ thường dùng để phân tích

nguồn ánh sáng, bao gồm một

số lớn các khe song song cách

đều nhau.d

Số khe trên mỗi cm:

1n

d

Có 02 loại cách tử:

Cách tử truyền quaCách tử phản xạ


Vị trí vân sáng:

,...)2,1,0(sin mmd s

Vị trí vân tối:

)2

1(sin md t

(m = 0, 1, 2, 3,…)


2.4.2. Năng suất phân giải của cách tử nhiễu xạ

Hai bước sóng gần nhau nhất 1 và 2 mà cách tử nhiễu xạ

có thể phân biệt được, được gọi là năng suất phân giải R:

12

RVới:

2

21 12

Nếu N khe của cách tử được chiếu sáng thì năng suất phân

giải năng suất phân giải của nhiễu xạ thứ m là:

R = Nm

2.4. CÁCH TỬ NHIỄU XẠ

2.5. NHIỄU XẠ TIA X BỞI TINH THỂ

Hiệu quang lộ giữa 2 tia X:

sind2L

Điều kiện để có cực đại nhiễu xạ

msind2

(m = 1, 2, 3, …)

ĐL Bragg

Quang học sóng –NhiễuXạ · 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Mỗi điểmlà...

Documents

Transcript of Quang học sóng –NhiễuXạ · 2.2. NHIỄU XẠ TỪ KHE HẸP Mỗi điểmlà...