Chương 5: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNGChương 5: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
5.1 HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
 Nhiễu xạ gây bởi sóng cầu: Phương
pháp đới cầu Fresnel
 Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng: qua một
khe, nhiều khe
 Nhiễu xạ tinh thể
 Nguyên lý Huygens-Fresnel
5.1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng5.1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
S
P
E
A
B

A

B
O
Hiện tượng ánh sáng lệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần
các chướng ngại vật gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
Nguyên lý Huygens - Fresnel
Phát biểu của Huygens: Bất kỳ một điểm nào mà ánh sáng truyền
đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ra ánh sáng về phía
trước.
Nguồn sóng
Phát biểu của Fresnel: Biên độ và pha của
nguồn thứ cấp là biên độ và pha do nguồn
thực gây ra tại vị trí của nguồn thứ cấp.
5.2. Nhiễu xạ gây bởi sóng cầu - Phương pháp đới cầu Fresnel

3

n
có bán kính tương
ứng là b, b+/2, b+2/2,
b+3/2… cắt mặt cầu  tạo ra
các đới cầu được gọi là các
đới cầu Fresnel.
- Nguồn điểm S phát ánh
sáng bước sóng 
- Điểm được chiếu sáng M
 Dựng mặt cầu  bán kính R <
SM. Đặt BM = b.
;
k k
Rb Rb
S r k
R b R b
 

  
 
 Diện tích S
K
của tất cả các đới
cầu bằng nhau, không phụ
thuộc vào k, có bán kính r
k
:
k = 1, 2, 3…

Do đó
 Mỗi đới cầu Fresnel
được coi là một nguồn
thứ cấp phát ánh sáng
về phía M.


~

/
/
1 2 3
n
a a a a
  
Vì khoảng cách từ các đới cầu đến M và  tăng chậm nên a
k
giảm chậm, nên
1 1
2
k k
k
a a
a
 


k lớn: a
k
 0

2
k k
k
a a
a
 


3 3 5
1 1
2 4
2 2 2 2 2 2
n
M
a a a a
a a
a a a
   
        
   
   
1
2 2
n
M
a
a
a  
với:


o

1

3

4

b = B O
P
E
R
r
Nếu giữa nguốn S và màn E
không có màn chắn hoặc lỗ lớn
(n  : a
n
= 0):
2
2
1 1
2 2 4
n
o
a
a a
I I
 
    
 

o

1

3

4

b = B O
P
E
R
r
2
2
1 1
2 2 4
n
o
a
a a
I I
 
    
 
 
 Nếu lỗ tròn chứa một số
lẻ đới cầu:
M sáng hơn khi không có màn chắn
Nếu lỗ tròn chứa một đới cầu:

L
S
A
B
 Các tia nhiễu xạ theo
phương  = 0 đều
cùng pha và hội tu tại
F  F rất sáng và
được gọi là cực đại
giữa.
 Xét các tia nhiễu xạ
theo phương  hội tu
tại M.
 Chia mặt phẳng khe thành các dải Fresnel bởi các mặt 
o
, 
1
, 
2

vuông góc với chùm nhiễu xạ, cách nhau /2.
 Mỗi dải được coi là một nguồn thứ cấp gửi ánh sáng đến M
 Hiệu quang lộ của 2 dải kế tiếp bằng /2 dao động của 2 đới kế
tiếp khử nhau
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua một khe hẹp
5.3.1 nhiễu xạ qua một khe hẹp.
 Số dải trên khe:
 Nếu khe chứa số
chẵn dải M tối.
với k = ±1; ±2; ±3… (loại k = 0



 
P
E
F
M









2
o
L
L
S
A
B
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua một khe hẹp
I
I
o
O
-4/b
-/b

-/b
-2/b
-3/b
/b
2/b
3/b
4/b
sin
P
E
F
M









2
o
L
L
S
A
B
(Loại k = 0 và k = -1











2
o
L
L
S
A
B
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua một khe hẹp
I
I
o
O
-4/b
-/b
-2/b
-3/b
/b
2/b
3/b
4/b
sin

 
k
b
- Vị trí cực đại giao thoa gây bởi hai
khe được gọi là cực đại chính
sin sin

  
  
d k k
d
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua hai khe hẹp
- Vị trí cực tiểu giao thoa gây bởi
hai khe được gọi là cực tiểu phụ.
sin (2 1)
2


 k
d
- Bề rộng khe: b
- Khoảng cách giữa 2 khe: d
 Ngoài sự nhiễu xạ qua từng khe còn
xảy ra sự giao thoa giữa các khe. Ảnh
nhiễu xạ qua nhiều khe là sự chồng
chất ảnh nhiễu xạ qua từng khe.
 Các vị trí cực tiểu nhiễu xạ trong
trường hợp một khe cũng là vị trí
cực tiểu nhiễu xạ trong nhiều khe và
được gọi là các cực tiểu chính.


 k
d
P
E
F
M

O
L
L
S
A
B

dsin
d
b
Sự phân bố cường độ sáng theo góc nhiễu xạ  trong trường hợp d/b=3.
λ
d
2
λ
d
4
λ
d
5
λ
d

4I
I
N = 2
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp
N = 3
d/b = 3
- Giữa 2 cực đại chính xuất hiện 1 cực đại phụ và 2 cực tiểu phụ.
λ
d
2
λ
d

λ
d
0

2
λ
d
b

λ
b
λ
sin

I
5.3. Nhiễu xạ gây bởi sóng phẳng - Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp
2

n
d
1. Cách tử truyền qua:
2. Cách tử phản xạ
d: chu kỳ cách tử
5.5. NHIỄU XẠ TRÊN TINH THỂ (Nhiễu xạ Bragg)
Hiệu quang lộ của hai tia:
2 sin
 
L d

Nhiễu xạ cực đại:
2 sin

d k
 
với k = 1, 2, 3…
Công thức
Bragg
Mặt tinh thể 1
Mặt tinh thể 2
Tia tới
Tia nhiễu xạ
Tia nhiễu xạ
Khoảng cách hai
mặt tinh thể