Sách ánh sáng/Sóng ánh sáng

Dạng sóng

Huygen sóng dọc

Theo Huygen, sóng ánh sáng có dạng sóng dọc di chuyển ở vận tốc tính bằng

|||||

$v=\lambda f=C$

Maxwell sóng điện từ

Theo Maxwell, sóng ánh sáng di chuyển dưới dạng sóng điện từ di chuyển ở vận tốc tính bằng

$v=\omega _{o}={\sqrt {\frac {1}{\mu _{o}\epsilon _{o}}}}=C=\lambda _{o}f_{o}$

$W=pv=pC=p\lambda _{o}f_{o}=hf_{o}$

$h=p\lambda _{o}$

$p={\frac {h}{\lambda _{o}}}$

$\lambda _{o}={\frac {h}{p}}={\frac {C}{f_{o}}}$

Sóng ánh sáng thấy được có bước sóng đo dược

$\lambda _{o}=400-700nm$

Vận tốc ánh sáng

Trong không khí

Thí nghiệm đo dạt của người trung hoa khi quan sát ánh sáng di chuyển trong không khí đi qua cột đứng cho thấy vận tốc di chuyển của ánh sáng trong không khí đo được bằng

$v=C=\lambda f=3\times 10^{8}m/s$ là một hằng số không đổi

Trong chân không

Thí nghiệm đo dạt của người anh Michel morison khi quan sát ánh sáng từ light bulb di chuyển qua gương cho thấy vận tốc di chuyển của ánh sáng trong không khí đo được bằng

$v=C=\lambda f=3\times 10^{8}m/s$ là một hằng số không đổi

Einstein thuyết tương đối hẹp

Vận tốc di chuyển của ánh sáng trong chân không và trong không khí là một hằng số không đổi

$v=C=\lambda f=3\times 10^{8}m/s$

Phản ứng sóng ánh sáng

Sóng ánh Sáng di chuyển đụng vật cản có các Phản ứng sau

Phản xạ

Sóng bị vật cản trên đưong di chuyển phản hồi trở về

Khúc xạ

Sóng bị lệch khi di chuyển qua vật cản

Định luật Snell

${\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}={\sqrt {\left({\frac {\epsilon _{2}\mu _{2}}{\epsilon _{1}\mu _{1}}}\right)}}$

Chiết xạ

Sóng bị tách ra Nhiều Sóng Tần Số khi di chuyển qua vật trong suốt . Thí nghiệm cho thấy khi ánh sáng di chuyển qua tinh thể trong suốt như Lăng Kín sẻ tạo ra Ánh sáng màu của các màu - Đỏ, Cam, Vàng, Xanh lá, Xanh dương, Tím

Màu	Góc khúc xạ	Bước sóng
Đỏ
Cam
Vàng
Xanh la
Xanh dương
Tím

Khuếch xạ

Sóng di chuyển qua khe hẹp tạo Sóng Khuếch đại . Khuếch xạ (tiếng Anh: Diffraction) là hiện tượng quan sát được khi sóng lan truyền qua khe nhỏ hoặc mép vật cản (rõ nhất với các vật cản có kích thước tương đương với bước sóng), trong đó sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả về mọi phía từ vị trí vật cản, và tự giao thoa với các sóng khác lan ra từ vật cản. Hiện tượng khuếch xạ đã được quan sát với mọi loại sóng, như âm thanh, sóng nước, sóng điện từ (như ánh sáng hay sóng radio), hay các hạt thể hiện tính chất sóng thông qua lưỡng tính sóng hạt.

Hiệu ứng Young

Đây là hình ảnh ghi nhận được trong thí nghiệm của Young. Hình ảnh giao thoa thu dược trên màn ảnh đặt song song và sau hai khe hẹp sát gần nhau. Ảnh giao thoa thu được là các vân sáng tối xen kẽ song song nhau.

Các vạch sáng tương ứng với cực đại giao thoa (hai sóng tăng cường) là nơi thỏa mãn điều kiện:

$\!d\sin \theta _{n}=n\lambda$

Còn các vạch tối là nơi mà 2 sóng dập tắt lẫn nhau và phải thỏa mãn điều kiện:

$\!d\sin \theta _{n}=\left(n+{\frac {1}{2}}\right)\lambda$

Nếu tính theo điều kiện xấp xỉ góc nhỏ thì điều kiện của vân sáng sẽ là:

${\frac {n\lambda }{d}}={\frac {x}{L}}\quad \Leftrightarrow \quad {n}{\lambda }={\frac {xd}{L}}\;,$

Ở đây:

λ là bước sóng ánh sáng,

d khoảng cách giữa hai khe,

n bậc giao thoa (n = 0 khi ở vân sáng trung tâm),

x khoảng cách từ vị trí vân sáng đến vân trung tâm,

L khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến màn quan sát,

θ_n tọa độ góc của điểm khảo sát.

Nhiểu xạ

Nguyên lý chồng chập sóng Huygens-Fresnel

Nguyên lý Huygens-Fresnel (đặt theo tên của nhà vật lý người Hà Lan Christiaan Huygens, và người Pháp Augustin-Jean Fresnel), ban đầu được đưa ra trong lý thuyết sóng ánh sáng Huygens, giải thích sự lan truyền của ánh sáng như các sóng, nay được ứng dụng trong tính toán về lan truyền của sóng nói chung.

Về cơ bản, nguyên lý này cho rằng mỗi điểm nằm trên đầu sóng là nguồn cho các sóng thứ cấp mới; và sự lan truyền của toàn bộ là tổng của các sóng thứ cấp đến từ mọi điểm trong môi trường mà sóng đã đi qua. Cách tiếp cận này cho phép giải thích nhiều hiện tượng quang học và hiện tượng sóng nói chung, như hiện tượng nhiễu xạ. Khi không có hiệu ứng phi tuyến, nguyên lý chồng chập được sử dụng để tiên đoán hình dạng của sóng thông qua cách cộng sóng. Tương tác giữa các sóng tạo ra các phần "giao thoa", như giao thoa tăng cường hoặc giao thoa triệt tiêu.

Giao thoa sóng

Giao thoa sóng là một hiện tượng vật lý chỉ sự chồng chập của hai hoặc nhiều sóng mà tạo ra một sóng mới Sóng giao thoa . Sự giao thoa của các sóng trên thực chất tuân theo Nguyên lý chồng chập sóng mà ở đây chính là sự cộng gộp của các dao động. Tại mỗi điểm trong không gian nơi có sự gặp nhau của các sóng, dao động của môi trường sẽ chính là dao động tổng hợp của các dao động thành phần từ các sóng tới riêng biệt, mà nói theo ngôn ngữ của vật lý sóng sẽ là tổng của các véctơ sóng.

• Nếu hai sóng có cùng bước sóng và tần số trong trạng thái cùng pha, cả đỉnh sóng và bụng sóng của mỗi sóng sẽ khớp với nhau. Kết quả này dẫn tới Giao thoa tăng cừơng làm tăng biên độ của sóng, mà đối với ánh sáng sẽ là sự sáng lên của cường độ tại vị trí đó.

• Nếu hai sóng có cùng bước sóng và tần số những ngược pha nhau, thì đỉnh sóng của sóng này khớp với bụng sóng của sóng kia và ngược lại. Kết quả là Giao thoa triệt tiêu và giảm biên độ sóng, mà đối với ánh sáng sẽ là sự mờ đi của cường độ tại vị trí