Bài giảng Chương 10: Ánh sáng trong các môi trường

Chương 10 cung cấp cho người học các kiến thức về sự hấp thụ ánh sáng, sự tán xạ ánh sáng, sự tán sắc ánh sáng, hiện tượng phân cực ánh sáng, sự phân cực ánh sáng do phản xạ và khúc xạ, phân cực ánh sáng do lưỡng chiết, các loại kính phân cực, ánh sáng phân cực Ellip và phân cực tròn, hiện tượng phân cực quay và ứng dụng, những đại lượng và đơn vị đo ánh sáng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 10: Ánh sáng trong các môi trường Chương Chương 1010 ÁNH ÁNH SÁNG SÁNG TRONG TRONG CÁC CÁC MÔI MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG Phản xạ hoặc là khúc xạKhi ánh sángđi qua môi Cường độ của nó bị giảmtrường vật khi đi qua môi trường (bị hấp thụ, tán xạ ánh sángchất, nó bị ảnh hay phân cực).hưởng theo ba Vận tốc truyền trongcách môi trường nhỏ hơn c (hiện tượng tán sắc). 10.1. 10.1. SỰ SỰ HẤP HẤP THỤ THỤ ÁNH ÁNH SÁNG SÁNG1. Hiện tượng hấp thụ ánh sáng L Chiếu chùm sáng đơn dx sắc song song có cường độ Io vuông góc vào một lớp môi trường có độ dày L. Nếu bỏ qua sự mất Io I ánh sáng do phản xạ và Hình 10.1 tán xạ mà cường độ I của ánh sáng ra khỏi môi trường giảm Sự hấp thụ ánh sáng bởi môi trường. 2. Giải thích theo quan niệm cổ điển Sự hấp thụ ánh sáng là kết qủa của sự tương tác củasóng điện từ (ánh sáng) với vật chất. Dưới tác dụng của điện trường của sóng ánh sáng có tần số , các electron của nguyên tử và phân tử dịch chuyển đối với hạt nhân và thực hiện dao động điều hòa với tần số . Electron dao động trở thành nguồn phát sóng thứ cấp. Giao thoa của sóng tới và sóng thứ cấp nên trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của sóng tới. Cường độ của ánh sáng sau khi qua môi trường cũng thay đổi: không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử được giải phóng dưới dạng bức xạ mà có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh sáng. 3. Định luật Bouguer về sự hấp thụ ánh sángChia vật (hình 10.1) thành vô số các lớp mỏng có độ dày là dxĐộ giảm cường độ dI trong lớp mỏng có độ dày dx của chấthấp thụ tỉ lệ với độ dày dx và với cường độ của ánh sáng tới: dI = .I.dx (10.1)Lấy tích phân biểu thức I L(10.1) từ x = 0 đến x = L dI .dx I0 I 0 I = I0 exp( L) Trong đó: là hệ số, đặc trưng cho độ giảm cường độ gọi làI = I0 exp( L) hệ số hấp thụ của môi trường, không phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng. Cường độ ánh sáng truyền qua môitrường hấp thụ giảm theo hàm số mũ. 4. Màu sắc của các vậtMột chất có hệ số hấp thụnhỏ với mọi bức xạ khả kiến Vật sẽ không có màu sắcVật hấp thụ hoàn toàn mọi Vật có màu đenánh sáng thấy đượcMàu sắc của các dung dịchmàu và các kính lọc màu Ví dụ kính lọc màu đỏđược giải thích bằng sự hấp thì ít hấp thụ ánh sángthụ có chọn lựa. đỏ và màu da cam10.2. SỰ TÁN XẠ ÁNH SÁNG Trong thực tế không có môi trường nào hoàn toàn đồng chất, mà có độ chênh lệch của mật độ, nhiệt độ Ánh sáng không những truyềnthẳng mà còn theo các phương khác,tức là bị tán xạ.1. Sự tán xạ ánh sáng bởi các hạtnhỏ (TYNDALL):a) Thí nghiệm S O ACho một chùm tia sáng songsong đi qua một ống thủytinh đựng nước tinh khiết(hình 10.2) B Hình 10.2 OB vuông góc với tia sáng sẽ không nhìn thấy Bây giờ nhỏ vài giọt sữa chùm tia sáng trong vào ống và lắc đều. Nhìn vào ống theo phương OB ta sẽ nhìn thấy ống. ánh sáng trong ống. Vậy chất lỏng trong ống bây giờ là một môi trường vẫn đục, tán xạ ánh sáng đi qua nó.Quy luật : Chùm tia tới là ánh sáng trắng, ánh sáng tán xạ theo phương tạo với chùm tia tới một góc càng lớn sẽ ngã về màu xanh lam -> Ánh sáng bước sóng ngắn sẽ bị tán xạ mạnh nhất. Nếu ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng tán xạ làm với phương của chùm tia tới một góc 0 < < 900 , bị phân cực một phần và theo phương vuông góc: = 900, bị phân cực thẳng hoàn toàn. Sự phân bổ cường độ của ánh sáng tán xạ theo góc tán xạ được xác định theo công thức: I = I /2 (1 + cos2 ) (10.3) Đường cong(hình 10.3) biểudiễn công thức ...