Vì sao ánh sáng qua một khe hẹp lại trải ra?

Vật lý 11 • Khám phá mở rộng

Ánh sáng qua một khe hẹp trải ra vì nó có tính chất sóng. Các phần của mặt sóng trong khe phối hợp, tạo những hướng sáng mạnh và những hướng sáng yếu. Hiện tượng này gọi là nhiễu xạ; không cần hai khe mới xảy ra. [1]

Một khe vẫn có nhiều phần sóng

Hình dung mặt sóng tới như một hàng người cùng nhịp. Khe chỉ cho một đoạn của hàng ấy đi qua. Theo nguyên lý Huygens, các điểm trên đoạn mặt sóng có thể được dùng để mô tả những sóng nhỏ lan tiếp. Đây là mô hình tính sự truyền sóng, không phải các điểm trong khe là bóng đèn độc lập. [1]

Theo hướng thẳng trước khe, các phần đóng góp có thể đến cùng pha nên tạo vùng sáng trung tâm. Theo hướng nghiêng, đường đi từ các phần khác nhau không bằng nhau; có hướng chúng tăng cường nhau, có hướng chúng triệt tiêu mạnh. Vì thế màn không chỉ hiện một bản sao sắc nét của khe.

Thu hẹp khe, vùng sáng có thể rộng hơn

Với ánh sáng gần đơn sắc, khe được chiếu tương đối đều và quan sát ở xa, làm khe hẹp hơn có thể làm cực đại trung tâm rộng hơn về góc. Nhận xét này nói về hình dạng phân bố, không nói tổng năng lượng đi qua tăng. Khe hẹp thường cho ít ánh sáng qua hơn. [2]

Khi khe rộng hơn rất nhiều so với bước sóng, hiệu ứng trải rộng nhỏ; mô hình tia sáng quen thuộc thường đủ để mô tả phần chính. Khi kích thước khe gần cỡ bước sóng, bản chất sóng trở nên khó bỏ qua.

Điều dễ nhầm khi thấy vân tối

Vân tối không chứng minh năng lượng biến mất. Ánh sáng phân bố không đều theo hướng; muốn nói về năng lượng phải xét toàn bộ chùm và cả phần bị chắn. Cũng không nên gọi nhiễu xạ là ánh sáng bị thành khe “đẩy bật” như một viên bi.

Khe đôi Young nhấn mạnh sự phối hợp giữa hai vùng truyền sáng. Bài này tập trung vào phân bố từ một khe hữu hạn. Hai hiện tượng liên hệ với nhau qua chồng chất sóng, nhưng câu hỏi quan sát khác nhau.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Giao thoa sóng.

Đọc thêm: Giao thoa chứng minh tính chất gì của sóng.

Chương trình Vật lý 11 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.