หน่วยที่ 6
Download
1 / 37

หน่วยที่ 6 - PowerPoint PPT Presentation


  • 229 Views
  • Uploaded on

หน่วยที่ 6. การแทรกสอดคลื่นแสง. แสงช่วงที่ตามนุษย์มองเห็น เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า ความยาวคลื่น : 400-700 นาโนเมตร. Optics. ทัศนศาสตร์เชิงเลขาคณิต (Geometrical Optics) การสะท้อน (reflection) การหักเห (refraction) … ทัศนศาสตร์เชิงกายภาพ (Physical Optics)

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' หน่วยที่ 6' - flo


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

หน่วยที่ 6

การแทรกสอดคลื่นแสง


แสงช่วงที่ตามนุษย์มองเห็น เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ความยาวคลื่น:400-700 นาโนเมตร


Optics
Optics เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้

  • ทัศนศาสตร์เชิงเลขาคณิต (Geometrical Optics)

    • การสะท้อน (reflection)

    • การหักเห (refraction)

  • ทัศนศาสตร์เชิงกายภาพ (Physical Optics)

    • การแทรกสอด (interference)

    • การเลี้ยวเบน (diffraction)

    • โพลาไรเซชัน (polarization)


6 1 2
ตอนที่ 6.1 เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้การแทรกสอดของคลื่นแสงจากแหล่งกำเนิดแสง 2 แหล่ง

  • เงื่อนไขของการแทรกสอด

  • การทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่

  • การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง

  • อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสัน


การแทรกสอด เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้


การแทรกสอด เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้

การแทรกสอดแบบเสริม(Constructive Interference)

      d2 - d1 =  n l,  n = 0, 1, 2, 3, .....----------------------------------ความแตกต่างจะต้องมีค่าเท่ากับจำนวนเท่าของความยาวคลื่น


การแทรกสอด เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้

การแทรกสอดแบบหักล้าง(Destructive Interference)

d2 - d1 =  (2n + 1) (l/2)       n = 0, 1, 2, 3, ....


เงื่อนไขการแทรกสอด เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้

  • แหล่งกำเนิดแสงต้องเป็นแหล่งกำเนิดแสงอาพันธ์

  • แหล่งกำเนิดแสงต้องให้แสงสีเดียวกัน

  • การรวมกันของคลื่นต้องเป็นไปตามหลักการทับซ้อนของคลื่น


การทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยังการทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยัง(Young's Double Slit Experiment)

(Thomas Young, ค.ศ.1801)


การทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยังการทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยัง(Young's Double Slit Experiment)

(Thomas Young, ค.ศ.1801)


การทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยังการทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยัง(Young's Double Slit Experiment)

ความต่างวิถี(path difference)

d = d sinq

แถบสว่าง:    

d = d sinq= ml

แถบมืด:    

d = d sinq = (m+1/2)l

m = 0, 1, 2, .... 


การทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยังการทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยัง(Young's Double Slit Experiment)

เมื่อ d << L:  

sinqประมาณเท่ากับ tanq = y/L

แถบสว่างที่ m:

ym/L= ml/d

แถบมืดที่ m:    

ym/L = (m+1/2)l/d  

m = 0, 1, 2, .... 


ตัวอย่างการทดลองแบบช่องเล็กยาวคู่ของยัง:ในการทดลองของยัง ถ้าระยะห่างระหว่างช่องเล็กยาวเป็น 0.1 มิลลิเมตร และระยะห่างจากช่องเล็กยาวคู่ถึงฉากเป็น 50 เซนติเมตร จงคำนวณหาระยะห่างบนฉากระหว่างแถบสว่างที่อยู่ติดกันของแสงที่สีม่วงที่มีค่าความยาวคลื่น 400 นาโนเมตร

  • แถบสว่างที่ m:

  • ym/L= ml/d

  • ระยะห่างระหว่างแถบสว่างที่ติดกัน

  • ym+1 - ym= (m+1)lL/d - mlL/d = lL/d

= (400 nm)(500 mm)/0.1m

= 2,000,000 นาโนเมตร

= 2 มิลลิเมตร


ความเข้มของริ้วจากช่องเล็กยาว 2 ช่อง

Iave=2I0cos2(f/2)

d<<L:f=2pdy/(lL)

Iave=2I0cos2(pdy/(lL))


การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง

n1

n2=n

n3


การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบางการแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง: n1&n3<n2

  • แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหน้อยกว่าไปกระทบผิวของตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหมากกว่า แสงสะท้อนจะมีการเปลี่ยนเฟส 180 องศา

  • แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหมากกว่าไปกระทบผิวของตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหน้อยกว่า แสงสะท้อนจะไม่มีการเปลี่ยนเฟส


การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบางการแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง: n1&n3<n2


การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบางการแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง: n1&n3<n2

  • แสงตกกระทบผิวฟิล์มในแนวตั้งฉาก

เสริมกัน

2t=(m+0.5)ln

หรือ

2nt =(m+0.5)l, m=0,1,2,…

หักล้างกัน

2t=mln

หรือ

2nt =ml, m=0,1,2,…

n = ดรรชนีหักเหของฟิล์ม


การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบางการแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง: n1&n3<n2

  • แสงตกกระทบผิวฟิล์มที่ทำให้มุมหักเหเท่ากับ qr

เสริมกัน

2t/cosqr=(m+0.5)ln

หรือ

2nt/cosqr =(m+0.5)l, m=0,1,2,…

หักล้างกัน

2t/cosqr=mln

หรือ

2nt/cosqr =ml, m=0,1,2,…

n = ดรรชนีหักเหของฟิล์ม


การแทรกสอดที่ฟิล์มอากาศบางการแทรกสอดที่ฟิล์มอากาศบาง: n1&n3>n2


การแทรกสอดที่ฟิล์มอากาศบางการแทรกสอดที่ฟิล์มอากาศบาง: n1&n3>n2

วงแหวนนิวตัน

เสริมกัน

2t =(m+0.5)l,

m=0,1,2,…

n2=1 (อากาศ)

หักล้างกัน

2t =ml,

m=0,1,2,…


ตัวอย่างการแทรกสอดที่ฟิล์มอากาศบาง:การทดลองวงแหวนนิวตันหนึ่งใช้แสงความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร และเลนส์มีดรรชนีหักเห 1.5 และมีรัศมีความโค้ง R เท่ากับ 2.5 เมตรจงหารัศมี r ของริ้วสว่างที่ 5 ของวงแหวนนิวตัน

t<<R

r2=R2-(R-t)2 ----> r2= 2Rt

  • ริ้วสว่างที่ 5 ตรงกับ m=4

  • t= (4.5)(6x10-7 m)/2 = 1.35x10-6 m

r2= 2Rt

r= 2.6x10-3m


การแทรกสอดที่ฟิล์มบางการแทรกสอดที่ฟิล์มบาง: n1<n2<n3

การฉาบด้วยฟิล์มไม่สะท้อนแสง

เงื่อนไขการแทรกสอดแบบหักล้าง:

2tn = (m+0.5)l

ความหนาน้อยที่สุดเมื่อ m=0

t = l/4n

หรือ

t = ln/4


การแทรกสอดที่ฟิล์มบางการแทรกสอดที่ฟิล์มบาง: n1<n2<n3

ตัวอย่าง:จากรูป ให้หาความหนาของซิลิคอนออกไซด์ที่ไม่ทำให้เกิดการสะท้อนของแสงความยาวคลื่น 550นาโนเมตร

การฉาบด้วยฟิล์มไม่สะท้อนแสง

t = l/4n

t= 550/(4*1.45)

t= 94.8 nm


อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสันอินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสัน(Michelson Interferometer)

The Michelson interferometer produces interference fringes by splitting a beam of monochromatic light so that one beam strikes a fixed mirror and the other a movable mirror. When the reflected beams are brought back together, an interference pattern results.


อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสันอินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสัน(Michelson Interferometer)

Precise distance measurements can be made with the Michelson interferometer

by moving the mirror and counting the interference fringes which move by a

reference point. The distance d associated with m fringes is

d=ml/2


อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสันอินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสัน(Michelson Interferometer)

λ = 632.8 nm

λ = 420 nm

  • เมื่อขนาดของความแตกต่างของระทางเพิ่มขึ้นริ้วของการแทรกสอดเคลื่อนที่ออก

  • เมื่อขนาดของความแตกต่างของระทางลดลงริ้วของการแทรกสอดเคลื่อนที่เข้า


ตอนที่ 6.2 อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสันการแทรกสอดของคลื่นแสงจากแหล่งกำเนิดแสงหลายแหล่ง

  • การบวกเฟเซอร์ของคลื่น (ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว 2 ช่อง)

  • ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว 3 ช่อง

  • ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว N ช่อง


เฟสของคลื่นอินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ของไมเคิลสัน


การบวกเฟเซอร์ของคลื่นการบวกเฟเซอร์ของคลื่น

ที่ตำแหน่ง P


การบวกเฟเซอร์ของคลื่นการบวกเฟเซอร์ของคลื่น

กำหนดให้ เป็นความต่างเฟส (phase difference)

จากความสัมพันธ์

ผลรวมของคลื่นขึ้นอยู่กับความต่างเฟส

การรวมคลื่นวิเคราะห์แบบการบวกเฟเซอร์


Eการบวกเฟเซอร์ของคลื่น1

E2

Ep

การบวกเฟเซอร์ของคลื่น

ถ้า

แล้วจะได้

หรือ

โดยที่


Eการบวกเฟเซอร์ของคลื่นp

การบวกเฟเซอร์ของคลื่น




ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว 3 ช่อง

ค่าสูงสุดปฐมภูมิ

(primary maximum)

ค่าสูงสุดทุติยภูมิ

(secondary maximum)

3 slit vs. double slit

3 slit



ad