1. BÀI TẬP QUANG HỌC
Tuần 5: Nhiễu xạ qua lỗ tròn – Đới cầu Fresnel
Thời gian: Tuần 5 – tuần 7
KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƢƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2011-2012
1

2. DẠNG BÀI TẬP
• NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ
Chủ đề 1 TRÒN
CHỦ ĐỀ 2 • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP
CHỦ ĐỀ 3 • NHIỄU XẠ QUA 2, NHIỀU KHE HẸP
CHỦ ĐỀ 4 • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ

3. Thế nào là hiện
tượng nhiễu xạ?

4. Câu hỏi tuần sau
Nhiễu xạ và giao
thoa khác nhau thế
nào?

5. • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ
Chủ đề 1 TRÒN

6. Đới cầu Fresnel
ab
Sk
a b

7. S: nguồn sáng
P: điểm được chiếu sáng
: mặt sóng cầu
a: bán kính mặt cầu S
b: khoảng cách từ điểm
quan sát đến mặt sóng
cầu
ab
Sk 1. Biên độ dao động tại P do các đới
a b gây ra: ap = a 1 – a 2 + a 3 …± a n
ab
2. Bán kính đới cầu thứ k: rk . k
a b
3. Diện tích các đới cầu:
ab
Sk
a b

8. • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ
Chủ đề 1 TRÒN
Gọi n là số đới chứa trong lỗ tròn
a1 an Dấu + n lẻ
aP Dấu – n chẵn
2 2
ab
Sk
a b

9. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN

10. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ QUA LỖ TRÒN

11. Ta có thể thay đổi b để quan sáng
cƣờng độ sáng tại tâm P

12. Phƣơng pháp đƣờng xoắn ốc
Biên độ sóng tới: a = ao =OI
Đới Fresnel thứ nhất:
- Nửa vòng tròn OA.
- Biên độ: a1=OA=2OI
C
Biên độ sóng tới: a = ao =OI
Đới Fresnel thứ hai:
- Nửa vòng tròn AB.
- Biên độ: a2=AB
2 đới Fresnel:
- Biên độ: aP=OB

13. Phƣơng pháp đƣờng xoắn ốc
Nửa đới Fresnel thứ
nhất:
- Cung tròn OJ
- Biên độ: OJ = a√2

14. • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ
Chủ đề 1 TRÒN
Gọi Io , a là cường độ và biên độ ánh sáng tới
Khi không có màn chắn an~0  ap =OI  Ip = Io
 Khi số đới là lẻ thì Ip >Io (P sáng hơn)
 Khi số đới 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

15. • NHIỄU XẠ FRESNEL QUA 1 LỖ
Chủ đề 1 TRÒN
Lưu ý khi làm BT
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 cầu chứa trong lỗ càng tăng thì cường độ sáng tại tâm
nhiễu xạ giảm
4. Tâm nhiễu xạ (điểm P) tối nhất khi lỗ tròn có 2 đới n = 2
5. Ta thường sử dụng PP đường xoắn ốc khi số đới cầu là không
nguyên
6. Biên độ dao động do đới gây ra tại P sẽ tỉ lệ với diện tích đới
hay diện tích lỗ tròn.

16. Nhiễu xạ qua 1 dĩa tròn

17. CHỦ ĐỀ • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP
2
i
Gọi i là góc lệch của chùm tia nhiễu xạ so với pháp tuyến

18. CHỦ ĐỀ • NHIỄU XẠ QUA 1 KHE HẸP
2
i
D

20. Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ
a: bề rộng khe hẹp
P: ảnh nhiễu xạ
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: 1. Cực đại nhiễu xạ:
sin i sin io k (k 1, 2...) sin i sin io (2k 1) (k 1, 2...)
a 2a
i, io bé i io k i, io bé i io (2k 1)
a 2a
xct k .f xcd (2k 1) .f
a 2a
Khoảng cách giữa 2 cực đại và cực tiểu liện tiếp: i x .f
a a

21. Phân bố cường độ sáng của nhiễu xạ qua 1 khe hẹp

22. Câu hỏi tuần sau
Chấm sáng Aragon

23. CHỦ ĐỀ • NHIỄU XẠ QUA 2 và N KHE HẸP
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

24. So sánh ảnh nhiễu xạ? Cực đại
giữa
NX
Nhiễu xạ 1 khe
Vân giao
thoa
Nhiễu xạ 2 khe

25. Nhiễu xạ qua 2 khe

26. Các em quan sát hình vẽ về phân
bố cƣờng 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?

27. Vân giữa nhiễu xạ

28. Quan sát ảnh nhiễu xạ của 1, 2, 3, 4, 5, 7 khe hẹp

29. Gọi io là góc tới và i góc nhiễu xạ
a: bề rộng khe hẹp
l: khoảng cách điểm giữa 2 khe liên tiếp
P: ảnh nhiễu xạ
a: biên độ nhiễu xạ do N khe gây ra tại P
A: biên
độ nhiễu xạ do 1 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: 2. Cực đại nhiễu xạ:
sin i sin io k (k 1, 2...) sin i sin io (2k 1) (k 1, 2...)
a 2a
i, io bé i io k i, io bé i io (2k 1)
a 2a
xct k .f xcd (2k 1) .f
a 2a
Vân giữa nhiễu xạ bị giới hạn bởi 2 cực tiểu nhiễu xạ thứ 1

30. 3. Cực tiểu giao thoa: 3. Cực đại chính giao thoa:
sin i sin io k (k 1, 2...) sin i sin io k (k 0, 1, 2...)
Nl l
i, io bé i io k i, io bé i io k
Nl l
xctgt k .f xcdcgt k .f
Nl l
3. Cực đại phụ giao thoa:
sin i sin io (2k 1) (k 1, 2...)
2 Nl
i, io bé i io (2k 1)
2 Nl
xcdpgt (2k 1) .f
2 Nl

31. Câu hỏi tuần sau
So sánh thí nghiệm khe
Young và nhiễu xạ 2 khe
hẹp.

32. CHỦ ĐỀ • CÁCH TỬ NHIỄU XẠ
4
Cách tử là một hệ thống gồm N khe hẹp giống hệt nhau, bề
rộng a, đặt cách đều nhau, khoảng cách giữa 2 khe liên
tiếp là l (điểm giữa 2 khe). n là chu kì cách tử: n= 1/l
Cấu tạo cách tử rất tinh vi, trên mỗi mm cách tử có rất
nhiều khe.

33. Quan sát phổ nhiễu xạ của cách tử.
Quang phổ Quang phổ
bậc 1 bậc 2

34. Nguồn ánh sáng
trắng
Cách tử
Hình ảnh nhiễu xạ trên
màn