Chương 3. CƠ SỞ CỦA QUANG HÌNH HỌC VÀ QUANG HỌC SÓNG
3.1 CƠ SỞ CỦA QUANG HÌNH HỌC
3.1.1 Định luật về sự truyền thẳng của ánh sáng
Trong môi trường trong suốt đồng tính và đẳng hướng, ánh sáng truyền theo đường thẳng.
3.1.2 Định luật về tác dụng độc lập của các tia sáng
Tác dụng của các chùm sáng khác nhau thì độc lập với nhau, nghĩa là tác dụng của một
chùm sáng này không phụ thuộc vào sự có mặt hay không của các chùm sáng khác.
3.1.3 Định luật của Descartes thứ nhất
Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt
phẳng chứa tia tới và pháp tuyến) và góc
tới bằng góc phản xạ.
'
i i

3.1.4 Định luật của Descartes thứ hai
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và tỉ
số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là
một số không đổi và bằng chiết suất tỉ đối
giữa hai môi trường.
21
sin
sin
i
n
r

i
i’
r
Tia tới
Tia p/xạ

3
n
2
d
3
d
Quang lộ của ánh sáng truyền qua n môi trường
có chiết suất khác nhau được xác định:
1


n
i i
i
L n d
Nếu ánh sáng truyền qua môi trường không
đồng nhất có chiết suất thay đổi liên tục.
A
B
n
ds

B
A
L = n d s
b. Định lý Malus
Mặt trực giao:
Mặt vuông góc với các tia sáng của
một chùm sáng.


1
i
2
i
2
Ta có:
1 2 2 2 1 1
n H I n H I

Ta được:
1 2
 
L L
,
A
1
I
1
= A
2
H
2
H
1
B
1
= I
2
B
2

I
1
H
1
+ n
2
H
1
B
1
)
Mặt khác:
Chứng minh:
3.2 CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG
3.2.1 Biểu thức của hàm sóng ánh sáng
Phương trình dao động sóng sáng tại O:


0
cos
x a t


M
y
O

v

E

L
x a t



hàm sóng của ánh sáng
Nếu sóng truyền theo chiều ngược lại, hàm sóng của ánh sáng có dạng
2
cos
 
  
 
 
o
L
x a t



3.2.2 Cường độ sáng
Cường độ sáng tại một điểm có trị số bằng năng lượng truyền
qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền ánh
sáng trong một đơn vị thời gian. Như vậy, cường độ sáng tại một
điểm tỉ lệ với bình phương biên độ dao động sáng tại điểm đó
2
I ka

( k là hệ số tỷ lệ)
Chọn k = 1:
2

1 1
cos
x a t


2 2
cos
x a t


và
S
S
1
S
2
P
O
Gọi L
1
và L
2
là quang lộ của tia sáng gửi từ S
1
, S
2
tới P.


1P 2P

 
Dao động sáng tổng hợp tại P:
Trong đó:
2 2
1 2 1 2 1 2
2 cos( )
a a a a a
 
   
1 1 2 2
1 1 2 2
sin sin
co s co s
a a
tg
a a
 

 



4.1.3. Điều kiện cực đại và cực tiểu giao thoa (tiếp thao)
2 2 2
1 2 1 2 1 2
2 cos( )
I a a a a a
 
    
Cường độ sáng tại P:

L - L = k
λ

→ P sáng
0, 1, 2
k
  
2 1
2 (2 1)
o
L L
k
 


 
Nếu:
→ P tối
0, 1, 2
k
  
ο
2 1
λ
L - L = (2k +1)
2

4.1.4. Hình dạng và vị trí vân giao thoa
Quĩ tích tất cả các điểm trong
không gian có hiệu khoảng cách


O
1

Hình 4.2 Hình dạng vân giao thoa
k = 2
k = 1
k = 0
k = -1
k = -2
S1
S2
S1
S2
Quĩ tích các điểm sáng nhất và
tối nhất là mặt hypecboloit
tròn xoay xen kẽ trong không
gian, riêng mặt k = 0 là mặt
phẳng trung trực của S
1
S
2
.
4.1.4. Vị trí vân sáng và khoảng vân
S
S
2
P
O
S

2 1 2 1
1 2
2
2 hay
a
r r ya r r y
r r
    

vì: D>>a
2 1 2 1
2 -
a
r r D r r y
D
   
2 1
( )
na
L n r r y
D
    
4.1.4. Vị trí vân sáng và khoảng vân (tiếp theo)
Vị trí vân sáng:

s o
na
L y k
D


s s

o
D
i = y (k) - y (k - 1) =
n a
4.2. GIAO THOA DO PHẢN XẠ
4.2.1. Thí nghiệm Loyld
S
S’
I
P
O
Thực nghiệm
Lý thuyết
TH1: Chiết suất môi trường: n > n’
n’
KL: n > n’ thì kết quả thực nghiệm và lý thuyết thu được
hoàn toàn phù hợp
4.2. GIAO THOA DO PHẢN XẠ (Tiếp theo)
4.2.1. Thí nghiệm Loyld
S
S’
I
P
O
nghiệm
Thực
nghiệm
Lý thuyết

= OB + n(BC + CM) –
– (OM + 
o
/2)
Gần đúng: OM – OB  RM
L
1
– L
2
= n(BC + CM) – RM – 
o
/2
- i
1
coi như không đổi  L phụ thuộc d.
RM = BMsini
1
= 2dtgi
2
.sini
1
- Mỗi vân sáng/tối ứng với một giá trị xác định của d
 vân cùng độ dày.
- d: bề dày bản mỏng
- i
1
: góc tới
- i
2
: góc khúc xạ

2
o
L L d

  
Hiệu quang lộ chỉ phụ thuộc vào bề
dày của lớp không khí d.
Điểm I tối khi:
2 1
2 (2 1)
2 2
o o
L L d k
 
    
Vị trí vân tối:
0,1,2,3
o
k d = k
2

víi
- Cạnh nêm CC’ ứng với d = 0 (k=0) là
một vân tối.
- Các vân tối là các đoạn thẳng định
xứ ở mặt dưới tấm kính G
1
và song
song với cạnh nêm CC’.
4.2.2.2. Vân tròn Newton

    
Vị trí vân tối:
0,1,2,3
o
k d = k
2

víi
Bán kính vân tối:
.
k o
r k R


4.2.2. Bản mỏng có bề dày thay đổi - Vân cùng độ dày