Ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

ỨNG DỤNG
CỦA GIAO THOA
ÁNH SÁNG
Giảng viên: Lê Thị Minh Phương
Thành viên:
1. Trần Thành Đạt
2. Lưu Bảo Trân
3. Phạm Thị Bé Tuyền
4. Phạm Quốc Trọng
5. Huỳnh Nguyễn Kim Dung
6. Nguyễn Thị Ngọc Vy
7. Phan Chí Bảo
Kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học
Mặt quang học có thể hiểu là mặt gương, mặt thấu kính, lăng kính, ...
Phẩm chất các mặt quang học có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng và độ sáng của ảnh.
Vì vậy, trong những dụng cụ quang học tinh vi, các mặt quang học không được có những vết xước hoặc chỗ gồ gề quá 1/10 bước sóng.
Kính hiển vi tốt nhất cũng không thể phát hiện được những sai sót bé như vậy.
Phương pháp tốt nhất để kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học là phương pháp giao thoa.
Giả sử, để kiểm tra phẩm chất của mặt kính A, ta lau sạch bụi và đặt kính chuẩn B lên mặt kính A sao cho giữa A và B hợp nhau 1 góc α rất nhỏ, giữa A và B tồn tại lớp không khí mỏng.
Tạo thành 1 nêm không khí.
Mặt kính cần kiểm tra
Kính chuẩn
Kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học
Chiếu chùm sáng S song song với nêm.
Phương pháp thực hiện:
Hiện tượng giao thoa xảy ra làm xuất hiện hệ vân sáng tối trên bề mặt nêm.
Kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học
Nếu bề mặt kính A bằng phẳng, đạt chất lượng thì hệ vân sáng - tối thu được sẽ đều đặn và cách đều nhau.
Nếu bề mặt A có vết nứt, hỏng thì hệ vân sáng-tối thu được sẽ bị đứt gãy, hoặc không còn cách đều nhau.
Kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học
Ngoài ra có thể dùng phương pháp giao thoa với hệ tạo vân tròn newton để kiểm tra độ đối xứng của các mặt cong hay thấu kính.
Kiểm tra phẩm chất các bề mặt quang học
Đo chiết suất các chất lỏng, khí (giao thoa kế Rayleigh)
Để đo chiết suất của một chất khí hoặc một chất lỏng chưa biết, người ta có thể dùng một dụng cụ gọi là giao thoa kế Rayleigh.
Giao thoa kế Rayleigh
Khi ánh sáng đơn sắc từ nguồn O đi qua thấu kính L1 trở thành chùm song song chiếu vào hai khe S1, S2. Hai khe này trở thành hai nguồn sáng kết hợp. Ánh sáng từ hai nguồn này sau khi đi qua hai ống T1 và T2 sẽ giao thoa với nhau trên tiêu diện E của thấu kính L2. Thị kính L3 dùng để quan sát hệ thống vân giao thoa trên màn E.
Đo chiết suất các chất lỏng, khí (giao thoa kế Rayleigh)
Đo chiết suất các chất lỏng, khí (giao thoa kế Rayleigh)
Giả sử đo chiết suất n của một chất lỏng nào đó
Ban đầu cho hai ống T1 và T2 đựng cùng một chất lỏng (chiết suất n0, cùng P và t).
 Quan sát hệ thống vân giao thoa trên màn E
Sau đó thay chất lỏng trong ống T2 bằng chất lỏng cần đo n, (cùng P và t trên)
 Quan sát sự dịch chuyển của hệ thống vân giao thoa
 Đếm số vân dịch chuyển,=>chiết suất n
Thật vậy, khi thay ống T2 bằng chất lỏng cần đo n thì hiệu quang lộ của hai chùm tia so với trước đó đã thay đổi :
(d: chiều dài của các ống đựng chất lỏng)
Nếu hệ thống vân giao thoa dịch chuyển m khoảng vân so với trước đó thì hiệu quang lộ đã thay đổi mλ. Ta có phương trình:
Đo chiết suất các chất lỏng, khí (giao thoa kế Rayleigh)
Từ đó suy ra:
Đo chiết suất các chất lỏng, khí (giao thoa kế Rayleigh)
Đo chiết suất bằng giao thoa kế Rayleigh có độ chính xác cao, có thể xác định được sự thay đổi chiết suất đến 1/10000 chiết suất chuẩn n0.
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
Giao thoa kế Michelson dùng để đo chiều dài với độ chính xác rất cao.
Cấu tạo:
Gương bán mạ M.
Gương phẳng G1 và G2.
Kính ngắm D và màn (detector).
Chùm sáng từ nguồn laser O được chiếu đến một gương bán mạ M:
Một phần ánh sáng bị phản xạ đến gương G1.
Phần ánh sáng còn lại truyền qua gương M để đến gương G2.
Đến gương G1 và G2, hai chùm sáng bị phản xạ ngược trở lại. Hai chùm sáng đó là hai sóng kết hợp, khi gặp nhau trên màn (detector), chúng sẽ giao thoa với nhau tạo nên hệ vân sáng-tối.
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
Quang lộ và hiệu quang lộ:
Khảo sát tại một điểm sáng M trên màn. Điều kiện cực đại giao thoa:
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
 
 
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
Đo chiều dài (giao thoa kế Michelson)
Kết luận:
Muốn đo chiều dài của một vật nào đó, chỉ cần dịch chuyển gương G2 từ đầu này sang đầu kia của vật và đếm số vân dịch chuyển.
Nếu hệ thống vân dịch chuyển m khoảng vân thì chiều dài vật cần đó là:
Cảm ơn cô và mọi người đã theo dõi