Bi giảng Vật lý đại cơng
Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật lý kỹ thuật
Trờng ĐH Bách khoa H nội
VËt lý ®¹i c−¬ng
Quang häc sãng
Ch−¬ng 3
Giao thoa ¸nh s¸ng
1. C¸c kh¸i niÖm c¬ së
1.1 Quang lé: Quang lé L gi÷a hai
®iÓm A, B (AB=d) lμ ®o¹n ®−êng ¸nh s¸ng
truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng trong
kho¶ng thêi gian t, trong ®ã t lμ kho¶ng
thêi gian mμ ¸nh s¸ng ®i ®−îc ®o¹n AB
trong m«i tr−êng.
ctL
=
L=n
1
d
1
+n
2
d
2
+ +n
n
d
n
=
v

hai mÆt trùc giao
hai mÆt trùc giao
L
1
= n
1
A
1
I
1
+n
2
I
1
A
2
+n
2
A
2
A
3
L
2
= n
1
B
1
B
2

,B
3
:
A
2
A
3
I
2
B
3
n
2
n
1
A
1
I
1
B
2
B
1
i
1
i
2
i
1
i

1
A
2
vμ L
1
=L
2
2
2
I
I
1
21
11
I
Bn
sinin =
2
2
I
A
1
12
22
I
In
sinin =
2. Cơ sở của quang học sóng
2.1. Hm sóng của ánh sáng:
ánh sáng l một loại sóng điện từ: Từ

0
= a.cost -dao động tại gốc O.
x= acos (t -) =
)
L2
tcos(ax


=
2. 2. cờngđộsáng:
Cờngđộsángtại mộtđiểml một đại lợng có
trịsốbằngnănglợng truyền qua một đơn vị
diện tích đặt vuông góc với phơng truyền sáng
trong một đơn vị thời gian:
I = ka
2
, k l hệ số tỷ lệ. Lấy k = 1 có: I = a
2
.
2.3. Nguyên lý chồng chất:
Khi hai hay nhiều ánh sáng gặp nhau thì từng
sóng riêng biệt không bị các sóng khác lm
nhiễu loạn. Sau khi gặp nhau, các sóng ánh sáng
vẫn truyền đi nh cũ, Còn tại những điểm gặp
nhau dao động sáng bằng tổng các dao động
thnh phần.
2.4. Nguyên lý Huyghen:
Những sóng từ nguồn O truyền ra ngoi mặt kín
bất kì S bao quang nguồn O, có tính chất giống
hệt những sóng m ta sẽ có, nếu ta bỏ nguồn O

S
O
1
O
2
l 2 nguồn
kết hợp (thứ cấp)
O
1
O
2
l 2 nguồn kết hợp
(ảo)
3.2. Kh¶o s¸t hiÖn t−îng giao thoa:
)
L2
tcos(ax
1
1
λ
π
−ω=
)
L2
tcos(ax
2
2
λ
π
−ω=

L
1
-L
2
=r
1
-r
2
=(2k+1)λ/2
V©n tèi
r
1
r
2
y
DO
1
O
2
l
C¸c v©n giao thoa cã d¹ng hypecbol ®èi xøng
qua v©n gi÷a.
V©n gi÷a lμ v©n s¸ng
• Giao thoa ¸nh s¸ng tr¾ng
0,4μm ≤ λ ≤ 0,76μm
3.3. HiÖn t−îng giao thoa do ph¶n x¹
• ThÝ nghiÖm cña L«i (Lloyd)
O
I
M

> n
1
4. Giao thoa gây bởi các bản mỏng
4.1. Bản mỏng có bề dầy
thay đổi -Vân cùng độ dy
O
C
M
B
d
R
n
L
1
-L
2
=OB+n(BC+CM)-(OM+/2)
= n(BC+CM)-RM-/2
Hiệu quang lộ:
i
1
i
2
RM=BM.sini
1
=2d.tgi
2
.sini
1
BC = CM = d/cosi

22
2
isinn
n
1
icos =
)isinn(
icosn
d2
isintgi.d2
1
22
2
12
=
2
)isinn(d2L
1
22

=
Vân sáng: L
1
-L
2
=k Vân tối: L
1
-L
2
=(2k+1)/2

cña kÝnh sai sè 0,03-0,003 μm
Tia lã cña tia ph¶n x¹ tõ ®¸y
d−íi (®en) tÊm trªn giao
thoa víi tia ph¶n x¹ tõ mÆt
trªn (®á) cña tÊm d−íi
VântrònNiutơn
d
k
R
r
k
Vân tối : d
k
=k. /2
Bán kính vân:
2
k
2
k
)dR(Rr =
kRRd2r
kk
=
Vân sáng : d
k
=(2k-1). /4
Tia phản xạ từ tấm phẳng
(xanh) v Tia phản xạ từ mặt
cong cầu (đỏ) giao thoa với
nhau:

tk
> n > 1
L=2dn=
0
/2
4n4
d
0

=

=

0
trong chân không, trong lớp phủ
tk
nn =

0
=0,555m ánh sáng nhạy nhất
Đo chiết suất chất lỏng v chất khí - Giao thoa
kế Rê lây (Rayleigh)
Thay bằng chất cần đo
dịch đi m khoảng vân
m = (n-n
0
)d
0
n
d

Dịch đi m khoảng vân
2l = m l = m/2
Thí nghiệm Maikenxơn
Chứng minh tiên đề Anhxtanh về vận tốc AS
Giả thiết: Trái đất quay quanh mặt trời với vận
tốc v. Theo cơ học cổ điển vận tốc AS :
dọc theo phơng chđộng của trái đất: c
//
= cv
Vuông góc với phơng cđ của trái đất: c

= c
G
1
G
2
P
A
O
M
2
M
1
t
1
thêi gian ®i AM
1
, t
2
thêi gian ®i AM

)1(
c
2
t
2
2
β+=
l
AM
1
=AM
2
=
l
AM
2
// ph−¬ng ch®éng
tr¸i ®Êt
AM
1
⊥ ph−¬ng ch®éng
tr¸i ®Êt
Trong thêi gian t
1
tr¸i ®Êt ®i ®−îc: AA’=vt
1
A
A’
c
'2

)=
G
1
G
2
P
A
O
M
2
M
1
Quay giao thoa kÕ ®i 90
o
:
δ
2
- δ
1
=
HÖ thèng v©n dÞch ®i
λ
β
=
2
2
m
l
m=0,37
Kh«ng ®óng víi TN