dientu chii

Bài giảng chương II Bài giảng chương II

QUANG HÌNH HỌCQUANG HÌNH HỌC

Các định luật cơ bảnCác định luật cơ bản

Định luật Descates Định luật Descates

Định luật MalusĐịnh luật Malus

I. QUANG HÌNH HỌC – Các định luật cơ bản I. QUANG HÌNH HỌC – Các định luật cơ bản II Các định luật cơ bản

Quang hình học dựa trên khái niệm tia sáng

Các định luật cơ bản

Định luật về sự truyền thẳng của ánh sáng

Nguyên lý tác dụng độc lập

Hai định luật Decartes về sự phản xạ và khúc xạ


Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo

đường thẳng

Định luật về sự truyền thẳng của ánh sáng

Không đúng với hiện tượng nhiễu xạ Quang sóng


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 của các chùm sáng khác

Định luật về tác dụng độc lập của tia sáng

Không đúng với hiện tượng giao thoa Quang sóng


Định luật phản xạ : Tia phản xạ nằm

trong mặt phẳng tới và số đo của góc

phản xạ bằng góc tới

Định luật Descartes

Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa hai môi trường (trong suốt

và đồng tính) bị tách thành 2 tia : phản xạ và khúc xạ

Định luật khúc xạ : Tia khúc xạ nằm

trong mặt phẳng tới và tỉ số giữa sin góc

tới và góc khúc xạ là một số không đổi

Tia tới Tia phản xạ

Tia khúc xạ

O

SR1

R2

i r

t

i = r

i21

t

sinn

sin



Tia tới Tia phản xạ

Tia khúc xạ

O

SR1

R2

i r

t

i 221

t 1

sin nn

sin n

n21 > 1 i2 < i1 : môi trường 2 có chiết

quang hơn môi trường 1

n21 < 1 i2 > i1 : môi trường 2 có chiết

quang kém môi trường 1

Chiết suất tỉ đối : bằng tỉ số của vận tốc truyền ánh sáng trong hai môi

trường

Chiết suất tuyệt đối : bằng chiết suất tỉ đối của môi trường đó với

chân không

I. QUANG HÌNH HỌC – Định luật DescartesI. QUANG HÌNH HỌC – Định luật DescartesII Khái niệm quang lộ

Quang lộ giữa hai điểm A, B là quãng đường ánh sáng truyền

được trong chân không trong khoảng thời gian t, với t là thời gian

mà ánh sáng đi được đoạn AB trong môi trường.

L : quang lộ giữa A, B : L = c.tt = d/v

c = n.vL = n.d

Khi ánh sáng truyền qua các môi trường có bề dày di khác nhau

và chiết suất ni khác nhau : L = n1d1 + n2d2 + n3d3 + … = n

i ii=1

n d

A

Bd

Chiết suất n

A A

B

d1

d2

d3

n1 n2

n3

dsB

A

L n.ds

I. QUANG HÌNH HỌC – Định luật DescartesI. QUANG HÌNH HỌC – Định luật DescartesII Nguyên lý Fermat

Giữa hai điểm A và B, ánh sáng sẽ truyền theo đường nào mà

quang lộ đạt cực trị (cực đại, cực tiểu hoặc không đổi)


Giữa hai điểm A và B, ánh sáng sẽ truyền theo đường nào mà quang

lộ đạt cực trị (cực đại, cực tiểu hoặc không đổi)

Ứng dụng nguyên lý Fermat : Định luật phản xạ ánh sáng

Nguồn sáng

O

S

R1i r

Ảnh

M

N

I

Theo định luật phản xạ :

LSOM = SO + OM = SO + ON = SN = 2SO

Giả sử as có thể truyền theo đường SIM

bất kì LSIM = SI + IM = SI + IN

SIN có SN < SI + IN

LSOM < LSIM

Hay ánh sáng truyền theo đường mà quang lộ

cực tiểu


Giữa hai điểm A và B, ánh sáng sẽ truyền theo đường nào mà quang

lộ đạt cực trị (cực đại, cực tiểu hoặc không đổi)

Ứng dụng nguyên lý Fermat : Định luật khúc xạ ánh sáng

Nguồn sáng

S

i

r

Ảnh N

I

Quang lộ : LSIN = n.SI + n.IN

Nguyên lý Fermat :

S’ xN’

22 2 2SIN 1 1 2 2L n x h n S'N' x h

dL0

dx

1 22 2 2 2

1 2

x S'N' xn n 0

x h S'N' x h

Hay n1.sini = n2.sinr


h1

h2

n1

n2

I. QUANG HÌNH HỌC – Định lý Malus I. QUANG HÌNH HỌC – Định lý Malus II

Mặt trực giao : là mặt vuông góc với các tia của một chùm sáng

Chùm sáng đồng quy : mặt cầu đồng tâm

Chùm sáng song song : mặt phẳng song song

Định lý Malus : Quang lộ của các tia sáng giữa hai mặt trực giao của

một chùm sáng thì bằng nhau

I. QUANG HÌNH HỌCI. QUANG HÌNH HỌCII Định lý Malus : Chứng minh

Xét ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai

môi trường chiết suất n1 và n2

M và M là hai mặt trực giao

Trong mt n1 : khoảng cách giữa hai mặt = A1A2

Trong mt n2 : khoảng cách giữa hai mặt = B1B2

L1 : quang lộ theo A1I1B1 : L1 = n1.A1I1 + n2.I1H1 + n2.H1B1

L2 : quang lộ theo A2I2B2 : L2 = n1.A2H2 + n1.H2I2 + n2.I2B2

Từ hình vẽ A1I1 = A2H2 , H1B1 = I2B2

Định luật khúc xạ : n1sini = n2sinr n1.H2I2 = n2.I1H1

L1 = L2 hay quang lộ giữa hai mặt trực giao bằng nhau

I1 I2

A1

A2

H2

H1

B1

B2t

i

t

i

M1

M2

I. NGUYÊN LÝ HUYGENS I. NGUYÊN LÝ HUYGENS II Mặt sóng và tia sáng

Tại một thời điểm bất kỳ : chiều truyền sóng vuông góc với mặt

sóng tại điểm đó

Đường vuông góc với mặt sóng : tia sáng chiều truyền ánh

sáng

Trong môi trường trong suốt và đồng nhất : ánh sáng truyền

theo đường thẳng

Sóng cầu

Sóng phẳng

Mặt sóng

Tia sáng

Mặt sóng

Tia sáng

I. NGUYÊN LÝ HUYGENS I. NGUYÊN LÝ HUYGENS II Nguyên lý Huygens

Mỗi điểm trên mặt sóng có thể xem là

nguồn phát sóng thứ cấp với tần số và

và vận tốc truyền như sóng ban đầu về

phía trước

Vị trí mới của mặt sóng được xác định

bởi mặt bao của các sóng thứ cấp

Mặt sóng phát ra từ một nguồn sáng

nhỏ trong môi trường đồng nhất và đẳng

hướng có dạng mặt cầu đồng tâm với

nguồn sáng .

Ở xa nguồn sáng, độ cong mặt sóng

có thể xem là đủ nhỏ để có thể xem là

mặt sóng phẳng

Huygens

1629 - 1695

I. NGUYÊN LÝ HUYGENS I. NGUYÊN LÝ HUYGENS II Mặt sóng và tia sáng

Tia tới

Phản xạ

Khúc xạ

Mặt sóng

Mặt sóng khúc xạ

Mặt sóng phản xạ

II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ

Khi sóng truyền tới mặt phân cách giữa hai môi trường : phản xạ hoặc khúc xạ Phản xạ : Theo nguyên lý Huygens Xét các mặt sóng tới mặt sóng phản xạ và mặt sóng truyền qua như hình vẽ

c.i r

A D

CB Mặt sóng tớiMặtsóng phản xạ

CD= vit; AB= vit; AE= vtt

t

t

i

r

i

i

vvv

sinsinsin

AEABCDADtri sinsinsin1

θi = θi

Mặt sóng truyền qua

θt

t

i

t

i

t

t

i

i

v

v

vv

sin

sinsinsin

ttiii

t

t

i nnn

n

v

v sinsin

Định Luật khúc xạĐịnh luật phản xạ

E

II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II Hiện tượng Khúc xạ

Chiết suất của bất kỳ chất nào cũng bằng tỉ số giữa vận tốc ánh

sáng trong chân không và vận tốc truyền sóng trong môi trường.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác :

Tần số truyền không thay đổi còn bước sóng và vận tốc truyền

sóng thay đổi phụ thuộc vào môi trường

o c= = n

v

Chân không MT chiết suất n

o n

c v

I. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ I. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II Hiện tượng Phản xạ toàn phần

Trong trường hợp đặc biệt : tia khúc xạ đi song song với mặt

phân cách góc khúc xạ t = 90o

2i

1

nsin

n Định luật Snell : ĐK sin 1 n1 n2

Khi góc tới i thoả mãn 2

i1

nsin

n

Tia sáng phản xạ toàn bộ lại vào môi trường

Hiện tượng phản xạ toàn phần

I. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ I. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II Tóm tắt

Ánh sáng truyền đến mặt phân cách giữa

hai môi trường :

Sóng phản xạ có pha thay đổi 180 (n1 < n2)

hoặc giữ nguyên (n2 < n1) so với sóng tới

Sóng khúc xạ có pha không thay đổi

2

R 2 1

o 2 1

I n n

I n n

R Hệ số phản xạ :

Hệ số truyền qua :

T 1 22

o 1 2

I 4n n

I n n

T

Công thức thấu kính

Không phụ thuộc

góc tới

T + R = 1

1 2

1 1 1n 1

f R R

IIoo

IIRR

IITT

II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ II Tán sắc ánh sáng

v

c

nv

và Chiết suấn phụ thuộc vào tần số ánh sáng

Thí nghiệm tán sắc ánh sáng :

chiếu chùm ánh sáng trắng qua lăng

kính chiết suất n : ánh sáng chiết

suất khác nhau khúc xạ khác nhau

Ánh sáng đỏ lệch ít hơn ánh sáng tím : dải màu từ đỏ đến tím

Công thức Cauchy :

2

Bn A

dientu chii

Documents