Khóa Luận Tốt Nghiệp Đại Học: Các Phương Pháp Nghiên Cứu Hiện Tượng Nhiễu Xạ Ánh Sáng

• Tác giả: Phạm Thị Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Thanh Hồng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Vật lý đại cương
• Đề tài: Các phương pháp nghiên cứu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: Các phƣơng pháp nghiên cứu hiện tƣợng nhiễu xạ ánh sáng
• 1.1. Hiện tƣợng nhiễu xạ ánh sáng
• 1.2. Nguyên lý Huyghens – Fresnel
• 1.3. Phƣơng pháp đới cầu Fresnel
• 1.3.1. Định nghĩa và tính chất của đới cầu Fresnel
• 1.3.2. Nhiễu xạ do một lỗ tròn
• 1.3.3. Nhiễu xạ do một màn tròn không trong suốt
• 1.4. Phƣơng pháp cộng véctơ biên độ
• 1.5. Nhiễu xạ của sóng phẳng (Nhiễu xạ Fraunhofer)
• 1.5.1. Nhiễu xạ do một khe hẹp
• 1.5.2. Sự phân bố cƣờng độ sáng
• 1.5.3. Điều kiện cho cực đại và cực tiểu nhiễu xạ
• 2. CHƯƠNG 2: Một số dạng bài tập áp dụng
• 2.1. Dạng bài tập áp dụng đới cầu Fresnel
• 2.2. Dạng bài tập áp dụng phƣơng pháp cộng véctơ biên độ
• 2.3. Dạng bài tập áp dụng nhiễu xạ Fraunhfer
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là một trong những hiện tượng quan trọng trong quang học, chứng minh tính chất sóng của ánh sáng. Khi ánh sáng đi qua một lỗ nhỏ hoặc xung quanh một vật cản, nó không chỉ truyền thẳng mà còn phân tán ra xung quanh. Điều này có thể được quan sát qua các thí nghiệm đơn giản, như việc chiếu ánh sáng qua một lỗ tròn. Kết quả cho thấy ánh sáng vẫn có thể đến được các điểm nằm ngoài vùng bóng tối, điều này chứng tỏ rằng ánh sáng đã bị lệch khỏi phương truyền thẳng. Theo nguyên lý Huyghens, mỗi điểm trên mặt sóng có thể được coi là một nguồn phát sóng thứ cấp, từ đó tạo ra các sóng mới. Nguyên lý này được mở rộng bởi Fresnel, cho phép tính toán cường độ sáng tại các điểm khác nhau trên màn quan sát. Việc nghiên cứu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn ứng dụng thực tiễn trong nhiều lĩnh vực như quang học, viễn thông và công nghệ laser.

II. Các phương pháp nghiên cứu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

Có nhiều phương pháp nghiên cứu ánh sáng và hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Một trong những phương pháp chính là phương pháp đới cầu Fresnel, cho phép phân tích cường độ sáng tại các điểm khác nhau bằng cách chia mặt sóng thành các đới cầu. Mỗi đới cầu sẽ có diện tích và biên độ dao động khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến cường độ sáng tại điểm quan sát. Phương pháp này rất hữu ích trong việc tính toán cường độ sáng do các lỗ tròn hoặc màn chắn không trong suốt gây ra. Ngoài ra, phương pháp cộng véctơ biên độ cũng được sử dụng để tổng hợp các dao động từ nhiều nguồn khác nhau, giúp xác định cường độ sáng tổng hợp tại một điểm. Cả hai phương pháp này đều có thể áp dụng để nghiên cứu các hiện tượng nhiễu xạ phức tạp hơn, như nhiễu xạ Fraunhofer, nơi ánh sáng song song đi qua khe hẹp.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu nhiễu xạ ánh sáng

Nghiên cứu về nhiễu xạ ánh sáng có nhiều ứng dụng thực tiễn trong khoa học và công nghệ. Trong lĩnh vực quang học, hiện tượng này được ứng dụng trong thiết kế các thiết bị quang học như kính hiển vi, máy chiếu và các hệ thống quang học khác. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ laser, nơi mà việc kiểm soát cường độ và phân bố ánh sáng là rất cần thiết. Ngoài ra, trong lĩnh vực viễn thông, các nghiên cứu về nhiễu xạ ánh sáng giúp cải thiện chất lượng tín hiệu và khả năng truyền tải thông tin qua các sợi quang. Việc hiểu rõ về hiện tượng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả của các thiết bị mà còn mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong khoa học vật lý.