Hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng
Chương V: Máy phân tích quang phổ, các loại quang phổ ánh sáng
Giao thoa ánh sáng là hiện tượng gặp nhau của hai chùm sáng kết hợp tạo ra các vùng sáng được tăng cường hoặc triệt tiêu nhau.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng
1/ Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:
Chùm Tia laze chiếu qua lỗ tròn nhỏ của màn chắn sáng, theo lý thuyết ta chỉ thu được một chấm trên màn quan sát (có đường kính bằng đường kính của lỗ tròn của màn chắn), tuy nhiên thực tế ta lại thu được một chấm sáng lan rộng hơn lỗ tròn
Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng quan sát bằng mắt thường trong tự nhiên
2/ Hiện tượng giao thoa ánh sáng
Thí nghiệm hiện tượng giao thoa ánh sáng
Nguồn sáng chiếu vào một khe hẹp (mục đích để lấy được tia sáng có kích thước nhỏ) tia sáng này bị nhiễu xạ (phát tán rộng ra) chiếu vào hai khe S1S2 cách nhau một khoảng a. Tại một màn quan sát cách hai khe S1S2 một khoảng D ta thu được các hệ vân sáng, vân tối xen kẽ nhau. Phóng to vùng giao thoa ánh sáng, quan sát ta thấy các vân sáng (vân mầu) được ngăn cách với nhau bằng những khoảng tối (vân tối)
Trong vùng gặp nhau của hai chùm sáng lại xuất hiện những vạch tối chứng tỏ tại đó ánh sáng triệt tiêu nhau, những vạch sáng là những chỗ ánh sáng từ hai nguồn tăng cường lẫn nhau => chứng tỏ hai nguồn sáng phát sinh hiện tượng giao thoa.
Nguồn sáng S phát ra chùm sáng đi qua hai khe hẹp S1; S2 Gọi
- a: là khoảng cách giữa hai nguồn S1S2
- D: là khoảng cách từ hai nguồn S1S2 đến màn quan sát
- OA = x: là vị trí của một vân sáng (tối) quan sát được
- d1: khoảng cách từ nguồn S1 đến A
- d2: khoảng cách từ nguồn S2 đến A
Ta có hình minh họa hiện tượng giao thoa ánh sáng
khi k = 0 => xk = 0 => tại trung tâm (tại O) có một vân sáng, ta gọi vân sáng này là vân sáng trung tâm hay vân sáng chính giữa, từ vân trung tâm sẽ chia thành 2 phía (hệ các vân sáng (tối) phía trên và hệ các vân sáng (tối) phía dưới ứng với các giá trị ± của k)
Lưu ý: vân tối không có khái niệm bậc giao thoa
3/ Khoảng vân trong giao thoa ánh sáng
Khoảng vân giao thoa (khoảng vân i) là khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp hoặc 2 vân tối liên tiếp.
- a: khoảng cách giữa hai nguồn giao thoa
- D: khoảng cách từ hai nguồn giao thoa đến màn
- i: khoảng vân
là các giá trị có thể đo đạc được trong quá trình thí nghiệm giao thoa ánh sáng, từ các giá trị trên bạn có thể xác định được bước sóng của các ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau.
Bảng bước sóng của các ánh sáng đơn sắc
Các màu đơn sắc khi chiếu trồng lên nhau tại một điểm sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau gọi là sự pha trộn màu sắc như bảng dưới.
Khi ánh sáng đơn sắc truyền từ chân không hoặc không khí vào các môi trường khác nhau thì tần số của ánh sáng là không đổi chỉ có vận tốc của ánh sáng trong các môi trường đó là thay đổi. Hay nói cách khác chiết suất của môi trường với ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau.
5/ Giao thoa ánh sáng trắng
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng
Thí nghiệm ánh sáng dùng trong khe Yâng (Young) là ánh sáng đơn sắc nếu là ánh sáng trắng ta cũng thu được các hệ vân sáng tối xen kẽ nhau, nhưng phức tạp hơn rất nhiều, tuy nhiên vân trung tâm vẫn là vân sáng (cụ thể là ánh sáng trắng)