Bài 1. Khảo sát hiện tượng giao thoa ánh sáng – Bài 1 KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG I. MỤC – Studocu
Thí nghiệm vật lý 2
Bài 1
KHẢO SÁT
HIỆN T
ƯỢNG GIAO TH
OA
ÁNH SÁNG
I. MỤC ĐÍCH
– Khảo sát hiện tượng giao thoa ánh sáng cho vân tròn Newton (vân cùng độ dày).
– Xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc của nguồn sáng.
II. CƠ SỞ LÝ
THUYẾT
Định
nghĩa:
Hiện
tượng
giao
thoa
ánh
sáng
là
hiện
tượng
gặp
nhau
của
hai
hay
nhiều
s
óng
ánh
sáng, kết quả trong trường giao thoa sẽ xuất hiện những vân sáng và những vân tối xen kẽ đều.
Điều
kiện
để
xảy
ra
hiện
tượng
giao
thoa:
các
sóng
ánh
sáng
phải
là
sóng
kết
hợp
(những
sóng có cùng tần số và hiệu pha không đổi theo thời gian).
Nguyên tắc
tạo
ra hai
sóng
ánh sáng
kết
hợp: từ
một
sóng duy
nhất
tách ra
thành
hai sóng
riêng
biệt
(ví
dụ:
2
khe
Y
oung,
gương
Fresnel,
lưỡng
lăng
kính
Fresnel,
bán
thấu
kính
Billet,
gương Lloyd …).
Điều kiện cực đại, cực tiểu giao thoa:
Điều kiện cực đại giao thoa là hai dao động sáng cùng pha với nhau:
k
2
2
1
hay hiệu quang lộ:
k
L
L
L
2
1
với
…
2
,
1
,
0
k
(1)
Điều kiện cực tiểu giao thoa là hai dao động sáng ngược pha vớ
i nhau:
)
1
2
(
2
1
k
hay hiệu quang lộ:
2
)
1
2
(
2
1
k
L
L
L
với
…
2
,
1
,
0
k
(2)
Những máy
đo
dựa vào
hiện
tượng giao
thoa
ánh sáng
gọi
là Giao
thoa kế.
Nhờ
giao thoa
kế
có
thể
phát
hiện
được
những
độ
biến
thiên
chừng
vài
phần
trăm
bước
sóng.
Vì
vậy
giao
thoa
kế
là
một
trong
những
máy
đo
chính
xác
nhất
và
phép
đo
bằng
phương
pháp
giao
thoa
ánh
sáng
là
một
trong
những
phép
đo
chính
xác
nhất.
Giao
thoa
kế
có
nhiều
kiểu
khác
nhau
tuỳ
theo
công
dụng
của
mỗi
máy
,
ví
dụ
đo
độ
dài
các
vật
với
độ
chính
xác
cao
(10
-8
m
đến
10
-9
m),
xác
định
chiết
suất
của
các
môi
trường
trong
suốt,
kiểm
tra
phẩm
chất
các
bề
mặt
quang
học
(chính
xác
đến
1/50 của
),
đo độ
biến
thiên nhỏ
của
chiều dày
,
xác định
chính
xác các
góc
rất bé
giữa
các
mặt
phẳng
hoặc
đo
bước
sóng
ánh
sáng…
Nguyên
lý
hoạt
động
của
tất
cả
các
loại
giao
thoa
kế
đều giống nhau:
một chùm sáng đơn s
ắc được phân làm hai
chùm riêng biệt nhau,
truyền theo hai
đường
khác
nhau,
sau
đó
lại
gặp
nhau
và
cho
hình
ảnh
giao
thoa.
Nguyên
tắc
này
được
áp
dụng
trong
các
giao
thoa
kế
Rayleigh,
Michelson,
Linhit
,
giao
thoa
kế
Mach-Zehnder
dùng
trong
chuyển
mạch
quang…
Như
vậy
các
giao
thoa
kế
chỉ
khác
nhau
ở
cách
tạo
sóng
kết
hợp
và
mục
đích công việc. Sau đây ta sẽ khảo sát
giao thoa cho bởi hệ vân tròn Newton để đo bước
sóng ánh
sáng.
T
rong
thiên
nhiên,
ánh
sáng
có
thể
giao
thoa
mà
không
cần
bố
trí
các
nguồn
sáng
điểm
hay
khe
hẹp.
Ví
dụ
trường
hợp
giao
thoa
trên
các
bản
mỏng
được
chiếu
sáng
bởi
ánh
sáng
mặt
trời
hoặc
đèn
kích
thước
lớn
(các
nguồn
sáng
rộng),
đó
là
sự
giao
thoa
được
tạo
nên
bởi
các
tia
phản
xạ
trên
hai
mặt
của
bản
mỏng.
T
rong
trường
hợp
này
cần
lưu
ý
kết
luận
của
thí
nghiệm
Lloyd:
Khi phản
xạ trên m
ôi trường chiết quang
hơn môi
trường ánh sáng
tới, pha dao
động của
ánh sáng
thay đổi
một lượng
, điều
đó cũng
tương đương
với việc
coi quang
lộ của
tia phản
xạ
dài thêm một đoạn
2
.
1
