Mục tiêu

Bạn Đang Xem: Từ Điển Việt Anh ” Cách Tử Là Gì, Từ Điển Tiếng Việt Cách Tử Nhiễu Xạ

Xác định bước sóng của một chùm sáng đơn sắc nhờ vào hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ trên cách tử. Đo đường kính sợi dây mảnh bằng phương pháp nhiễu xạ.Bạn đang xem: Cách tử nhiễu xạ là gì

Lớp học mô phỏng thực hiện bởi sinh viênkhoa Công nghệ thông tinĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh:Lê Minh Hổ – Võ Huy Hoàng – Phạm Thái VĩnhNguyễn Anh Sang – Bùi Công Hiếu – Lê Thanh Hiếu

Mô phỏng nhiễu xạ ánh sáng

Lưu ý: Khóa học chạy trên nền java

Để tìm hiểu thêm, có thể xem Khóa học mô phỏng và nội dung bài viết riêng về hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ.

Bạn đang xem: Cách tử là gì

Video minh hoạNguyên tắc phép đoNhiễu xạ trên cách tử

Trong bài thí nghiệm này, tất cả chúng ta muốn đo độ dài của bước sóng ánh sáng ứng với một màu đơn sắc (hình 7.1). Theo nguyên tắc chung của mọi phép đo, ta phải tìm cách sao cho đại lượng cần đo, đại lượng mà ta chưa chắc chắn, đi so sánh với một “vật” cùng bậc về kích cỡ mà ta đã biết. Vật đó có thể xem như thước đo. Vật cần đo phải cho tương tác, bắn phá… vào vật làm thang đo. Muốn đo một đối tượng người sử dụng lớn, ta cần một cây thước lớn. Muốn đo một đối tượng người sử dụng nhỏ, ta cần một cây thước nhỏ.

Hình 7.1

Ánh sáng lại sở hữu bước sóng rất nhỏ. Trong dải ánh sáng nhìn thấy, nó có mức giá trị khoảng tầm từ 0.4 đến 0.8 mum. Để xác định bước sóng của một màu ánh sáng đơn sắc nào đó, ta cũng cần phải loại thước đo có vạch chia nhỏ tương ứng. Thước đo tất cả chúng ta sử dụng trong thí nghiệm này đây chính là cách tử.

Cách tử là một hệ quang quẻ học, trên mặt bằng khắc lên những vạch đều đặn song song. Đặc trưng chính của cách tử đây chính là khoảng tầm cách d giữa hai vạch liên tục, hay còn gọi là chu kì của cách tử, chỉ to ra nhiều thêm bước sóng cần đo khoảng tầm vài chục đến vài trăm lần, đóng vai trò như vạch chia của thước đo ánh sáng.

Có hai loại cách tử chính: cách tử phản xạ và cách tử truyền qua. Trên hình 7.2 trình diễn phản ứng của nhiều ánh sáng có bước sóng khác nhau trên mặt bằng cách tử phản xạ. Các màu đơn sắc khác nhau tạo những góc lệch khác nhau. Biết được chu kì của cách tử, song song đo được góc lệch của tia sáng, ta có thể xét về bước sóng của ánh sáng chiếu đến.

Hình 7.2

Bài thí nghiệm của tất cả chúng ta thực hiện trên cách tử truyền qua, có thể hình dung như tập hợp rất nhiều khe hẹp song song. Trên hình 7.3 thể hiện bức tranh nhiễu xạ trong nhiều trường hợp số khe khác nhau: N=2, N=4, N=8, N=16.

Hình 7.3

Tính toán lý thuyết cho thấy rằng, hình ảnh nhiễu xạ qua cách tử rải ra thành các cực lớn chính, giữa hai cực lớn chính liên tục xuất hiện thêm các cực lớn phụ. Với hệ cách tử làm từ N khe sẽ tạo ra N-2 cực lớn phụ xen giữa mỗi cặp cực lớn chính liên tục. Vấn đề cực tiểu chính và cực tiểu phụ tất cả chúng ta không bàn đến và cũng không tác động ảnh hưởng đến thí nghiệm.

Xem Thêm : Nối mi volume là gì? Những mẫu mi volume đẹp nhất được ưa chuộng

Trên thực tế số khe N của cách tử rất lớn, do đó các cực lớn phụ trở thành mờ nhạt không đáng kể, còn các cực lớn chính trở thành nổi trội, sắc nét. Vì thế trong bài thí nghiệm tất cả chúng ta đo khoảng tầm cách giữa các cực lớn chính. Trên hình 7.4 là sơ đồ dụng cụ thí nghiệm, gồm có nguồn tia lazer, cách tử và màn quan sát.

Hình 7.4

Cực lớn chính xuất hiện là vì sự đồng pha giữa các nguồn thứ cấp chuyển tới từ mỗi khe:dsinvarphi_k=pm klambda,qquad k=0, 1,2,dotstrong đó lambda – bước sóng cần đo. k=0 tương ứng với cực lớn chính trung tâm, k=1 tương ứng với cực lớn chính bậc 1, v.v…, varphi_k là góc lệch của cực lớn chính bậc k. Góc lệch varphi_k đã dành nhờ phép đo hình họcsinvarphi_kapproxtanvarphi_k=frac{a_k}{2L},với a_k – khoảng tầm cách giữa hai cực lớn chính bậc k, L khoảng tầm cách từ cách tử đến màn. Từ đây ta có công thức xác định bước sóng:lambda=frac{d}{k}cdotfrac{a_k}{2L}.tag{1}

Công thức (1) có ý nghĩa vật lý như sau: khoảng tầm cách từ cách tử đến màn to ra nhiều thêm độ lệch của vân cực lớn chính hàng đầu khỏi hướng lúc đầu bao nhiêu lần, thì chu kì của cách tử sẽ to ra nhiều thêm bước sóng ánh sáng bấy nhiêu lần. Cho dễ hình dung, chỉ việc viết lại (1) theo phương thức tỉ lệ dành riêng cho cực lớn chính hàng đầu:frac{lambda}{d}=frac{a_1/2}{L}.Ý nghĩa vật lý này giảng giải vì sao chu kì d của cách tử cần có kích thước to ra nhiều thêm độ dài của bước sóng cần đo khoảng tầm từ vài chục lần đến vài trăm lần. Nếu chu kì d cùng độ rộng các rãnh quá rộng, vượt quá nghìn lần bước sóng, hiệu ứng nhiễu xạ sẽ suy yếu và ánh sáng trở thành truyền thẳng theo phong cách quang quẻ hình học. Còn nếu chu kì d quá nhỏ, giảm xuống cùng bậc với bước sóng, sóng điện từ sẽ không còn thể truyền qua lưới.

Nhiễu xạ trên kheHình 7.5

Trong phần hai của bài thí nghiệm tất cả chúng ta sẽ đo đường kính của một sợi dây mảnh cỡ như sợi tóc. Cụ thể ta sẽ tiến hành trên sợi tóc thực. Sợi tóc có kích thước rất bé, đường kính chỉ nằm trong khoảng tầm từ 40 đến 120 mum. Trong lúc đó thước kẹp có sai số lên tới 20 mum (0{.}02 mm), không thể ứng dụng cho trường hợp này.

Có những phương pháp khác nhau để tiến hành phép đo này. Ở đây ta sử dụng phép đo dựa trên hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ ánh sáng khi đi qua vật cản. Sợi tóc cũng như khe hẹp, là những vật cản có kích thước chỉ to ra nhiều thêm bước sóng ánh sáng từ vài chục đến vài trăm lần. Do đó định luật truyền thẳng trong quang quẻ hình học không còn đúng nữa. Sóng Viral bị bẻ cong khỏi phương truyền lúc đầu một cách rõ nét khi đi qua những vật cản này. Quan sát đặc tính của bức tranh nhiễu xạ trên màn, biết trước độ dài của bước sóng ánh sáng sử dụng, ta có thể suy ra được kích thước của vật cản.

Bức tranh nhiễu xạ trên sợi tóc có kết cấu hoàn toàn tương đồng với trường hợp nhiễu xạ trên khe, nếu khe có độ rộng đúng bằng đường kính sợi tóc. Do vậy lý thuyết nhiễu xạ trên sợi dây có thể quy về lý thuyết nhiễu xạ trên khe hẹp, minh hoạ trên hình 7.5.

Vị trí những điểm cực tiểu được xác định theo công thức:bsinvarphi_k=pm klambda,qquad k=1,2,dotstrong đó b – độ rộng của khe (hoặc đường kính của sợi tóc). Các góc varphi_k có thể tìm được qua phép đo hình học:sinvarphi_kapproxtanvarphi_k=frac{x_k}{L},với x_k – vị trí cực tiểu thứ k ở trên màn, L – khoảng tầm cách từ khe (hoặc sợi tóc) đến màn. Từ đây ta có công thức xác định đường kính sợi tóc:b=klambdacdotfrac{L}{x_k}.tag{2}

Công thức (2) có ý nghĩa vật lý như sau: khoảng tầm cách từ sợi tóc đến màn quan sát to ra nhiều thêm độ phân kì của tia sáng bao nhiêu lần, thì đường kính của sợi tóc sẽ to ra nhiều thêm bước sóng ánh sáng bấy nhiêu lần. Cho dễ hình dung, chỉ việc viết lại (2) theo phương thức tỉ lệ cho trường hợp k=1:frac{b}{lambda}=frac{L}{a_1}.Từ đây ta có thể thấy rằng, hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ trên vật cản chỉ trở thành rõ nét khi kích thước vật cản chỉ to ra nhiều thêm bước sóng từ vài chục đến vài trăm lần. Nếu vật cản quá rộng so với bước sóng, sóng sẽ Viral gần như theo đường thẳng.

Quy trình thí nghiệmĐo bước sóng ánh sáng qua nhiễu xạ trên cách tử

Bật bộ phát lazer, thiết lập hệ nhiễu xạ qua cách tử, sao cho bức tranh nhiễu xạ có thể quan sát được trên màn có vạch chia mm như hình 7.6. Có thể sử dụng giấy vở đóng vai trò của màn. Chụp hình lại hệ nhiễu xạ cho dễ quan sát rồi vẽ lại trên giấy mm.

Hình 7.6

Khoảng chừng cách L từ cách tử đến màn quan sát xác định bằng thước trên thanh trượt. Ghi giá trị L vào bảng thực nghiệm 7.2.

Xem thêm: Sữa Ensure Nước Giá Bao Nhiêu, Sữa Ensure Nước 237Ml 24 Lon/Thùng

Khoảng chừng cách a_k giữa hai cực lớn chính bậc k, nằm đối xứng hai bên vân sáng trung tâm, xác định theo như hướng dẫn trên hình 7.6. Giá trị thu được ghi vào bảng thực nghiệm 7.2. Phép đo tiến hành với ít nhất 3 cặp cực lớn chính.

Đo bước đường kính sợi tóc bằng phương pháp nhiễu xạ

Quay giá đỡ cách tử sang một bên sao cho tia lazer đi thẳng đến màn, không còn bị cản trở bởi cách tử. Đặt sợi tóc ngay trước đèn lazer, sao cho bức tranh nhiễu xạ có thể quan sát được trên màn có vạch chia mm như hình 7.7. Có thể sử dụng giấy vở đóng vai trò của màn. Chụp hình lại hệ nhiễu xạ cho dễ quan sát rồi vẽ lại trên giấy mm.

Xem Thêm : [Shared Hosting Là Gì] – So Sánh Shared Hosting Và VPS | VinaHost

Hình 7.7

Đường kính của sợi được tính theo công thức (2)b=klambdacdotfrac{L}{x_k},trong đó bước sóng lambda của chùm tia lazer đã đã dành từ phần thí nghiệm trước.

Khoảng chừng cách L từ sợi tóc đến màn quan sát xác định bằng thước trên thanh trượt. Ghi giá trị L vào bảng thực nghiệm 7.3.

Toạ độ x_k của những cực tiểu tính từ tâm của cực lớn trung tâm, như hướng dẫn trên hình 7.7, ghi vào bảng thực nghiệm 7.3. Phép đo tiến hành với ít nhất 3 cực tiểu.

Phần mềm mô phỏng

Ứng dụng mô phỏng được thiết kế giúp người học dễ hình dung được toàn cảnh bức tranh nhiễu xạ. Giao diện phần mềm có dạng như hình 7.8. Bảng tinh chỉnh và điều khiển thực hiện mô phỏng trên hai loại vật cản chính: cách tử và khe, phông nền sáng và phông nền tối. Trường hợp vật cản như sợi dây mảnh cũng sẽ có bức tranh nhiễu xạ tương tự nhiễu xạ qua khe.

Hình 7.8

Với trường hợp cách tử, các thông số cấp thiết lập gồm:

– Khoảng chừng cách L giữa cách tử và màn, bằng phương pháp dùng chuột kéo vật dọc theo thanh trượt.

– Chu kỳ luân hồi d của cách tử.

– Độ rộng của một khe, tính bằng đơn vị phần trăm so với chu kỳ luân hồi d.

– Số khe N của cách tử.

Hình 7.9

Với trường hợp của khe, các thông số thiết lập gồm:

– Khoảng chừng cách L giữa khe và màn, bằng phương pháp dùng chuột kéo vật dọc theo thanh trượt.

– Kích thước của khe.

Hình 7.10

Bức tranh nhiễu xạ sẽ thay đổi sinh động khi ta trực tiếp thay đổi sắc tố của chùm sáng chiếu đến, cũng như thay đổi khoảng tầm cách giữa màn.

Hình 7.11Vướng mắc kiểm traKhái niệm ánh sáng đơn sắc, ánh sáng không đơn sắc.Mối liên hệ giữa sắc tố và bước sóng. Nguyên tự tạo ra sắc tố khi quan sát vật thể. Phân biệt màu đơn sắc và màu không đơn sắc.Viết phương trình Viral của một sóng phẳng đơn sắc. Chỉ rõ biên độ, pha, chu kỳ luân hồi, bước sóng.Khái niệm về hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ. Phân biệt nhiễu xạ với khúc xạ và phản xạ. Điều kiện kèm theo nào thì hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ trở thành rõ nét?Khái niệm về phong thái tử. Đại lượng đặc trưng cho cách tử.Bước sóng của những loại ánh sáng nhìn thấy nằm trong khoảng tầm nào? So sánh với bước sóng của tử ngoại, hồng ngoại, sóng radio.Vì sao chu kì của cách tử trong bài thí nghiệm không được quá rộng, nó chỉ được phép to ra nhiều thêm bước sóng từ vài chục đến vài trăm lần?Trong bài thí nghiệm thay vì đo đường kính sợi tóc với kích thước ước chừng trong khoảng tầm từ 40 – 120 mum, liệu có thể dùng phương pháp đó để đo đường kính của sợi dây thép, dây đàn, dây điện… được không?Vì sao ánh sáng xuyên thẳng qua hành lang cửa số, ta xem rằng ánh sáng truyền thẳng và tạo bóng, còn khi xuyên thẳng qua khe hẹp ta lại không xem rằng ánh sáng truyền thẳng mà truyền cong do nhiễu xạ?Sóng điện thoại cảm ứng có tần số bằng bao nhiêu? Tính bước sóng của nó. Vì sao ta có thể dùng điện thoại cảm ứng để liên lạc với nhau? Vai trò của nhiễu xạ trong liên lạc vô tuyến? Vì sao trong liên lạc bằng điện thoại cảm ứng di động văn minh, ta sử dụng các tần số nói trên, không lơn hơn cũng không thấp hơn?Tần số của sóng âm của sóng âm thuộc dải nghe thấy bằng bao nhiêu? Tính bước sóng của sóng âm thuộc dải nghe thấy. Vì sao ta không thể nhìn thấy một người ở bên kia tấm chắn, nhưng vẫn nghe thấy âm thanh nói chuyện của họ?Vì sao dùng cách tử có thể phân biệt được hai chùm sáng đơn sắc có bước sóng khác nhau?Viết và chứng minh công thức tính bước sóng dựa trên hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ qua cách tử.Phát biểu nguyên tắc Huygens-Fresnel. Diễn tả quá trình truyền sóng theo ý kiến Huygens-Fresnel.Sử dụng nguyên tắc Huygens-Fresnel để giảng giải hiện tượng kỳ lạ khúc xạ ánh sáng trên mặt phân cách giữa hai môi trường tự nhiên.

• Cách tắt wifi trên modem
• Cách làm bánh 9 tầng mây
• Cách đăng nội dung bài viết bán sản phẩm trên facebook
• Cách nén file ảnh để gửi mail