Bài giảng Vật lý A2: Chương 4

Chương 4 Phân cực ánh sáng thuộc bài giảng Vật lý A2, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu một số nội dung chính sau: ánh sáng phân cực, phân cực do lưỡng chiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A2: Chương 4 CHƯƠNG IVPHÂN CỰC ÁNH SÁNG ÁNH SÁNG PHÂN CỰCI. ánh sáng tự nhiên, ánh sáng phân cực 1 (a) E (b) E E1 Tia sáng Tia sáng- Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng có véc tơ cường độ điện trường dao động đều đặn theo mọi phương vuông góc với tia sáng-Ánh sáng phân cực toàn phần (hay phân cực thẳng) là ánh sáng có véc tơ cường độ điện trường chỉ dao động theo một phương xác định vuông góc với tia sáng.- Ánh sáng phân cực một phần là ánh sáng có véc tơ cường độ điện trường dao động theo mọi phương vuông góc vớitia sáng nhưng có phương dao động mạnh, có phương dao động yếu.- Mặt phẳng chứa tia sáng và phương dao động của cường độ điện trường gọi là mặt phẳng dao động, còn mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc với mặt phẳng dao động gọi làmặt phẳng phân cựcII. Định luật Malus về phân cực ánh sáng- Chiếu ánh sáng tự nhiên tới bản tuamalin T1( hợp chấtsilicôbôrat aluminium) véc tơ E của ánh sáng tự nhiên phântích thành 2 thành phần: E1x vuông góc với quang trục Δ1 và E1y song song với quang trục Δ1 E 2  E1x  E1y 2 2Do véc tơ E phân bố đều nên ta có: 2 2 1 2 E1x  E1y  E 2Thành phần E1x bị hấp thụ hoàn toàn, chỉ còn thành phầnE1y = E1 truyền qua T1Do đó cường độ sáng sau khi qua T1là I1 2 2 1 2 1 I1  E1  E1y  E  I 0 2 2Sau T1 đặt T2 có quang trục Δ2 hợpvới Δ1 một góc α, sau khi đi qua bảnT2 chỉ còn thành phần E2’song songvới Δ2 , mà E2’= E1cosα, nên cườngđộ sáng sau khi đia qua 2 bản: I 2  E 2  E1 cos 2   I1 cos 2  2 2Định luật:Khi cho chùm ánh sáng tự nhiên truyền qua haikính phân cực và phân tích có quang trục hợp với nhau mộtgóc α thì cường độ sáng nhận được tỉ lệ với cos2αCó thể dùng bản tuamalin để phân tích ánh sáng tự nhiên hayphân cựcIII. Phân cực do phản xạ và khúc xạKhi cho một chùm tia sáng tự nhiên chiếu tới mặt phân cáchgiữa hai môi trường dưới góc tới i thì tia phản xạ và khúcxạ đều thành ánh sáng phân cực một phần- Tia phản xạ phân cực một phần, véc tơ cường độ điện trường dao động có biên độ dao động mạnh nhất theo phương vuông góc với mặt phẳng tới.Khi thay đổi góc tới sao cho tgi = n21 thì tia phản xạ phân cực toàn phần. Góc tới đó gọi là góc tới Brewster- Tia khúc xạ phân cực một phần, véc tơ cường độ điện trường dao động có biên độ dao động mạnh nhất theo phương vuông nằm trong mặt phẳng tới.Khi thay dổi góc tới thì tia khúc xạ không bao giờ thành phân cực toàn phần. PHÂN CỰC DO LƯỠNG CHIẾTI. Phân cực do lưỡng chiếtKhi chiếu một tia sáng vào một số tinh thể thì tia sáng bị tách thành hai tia gọi là hiện tượng lưỡng chiết.Ví dụ tinh thể băng lanKhi chiếu một tia sáng vào tinh thể băng lan không song song với quang trục thì bị tách thành 2 tia:- Tia tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng gọi là tia thường (tia o), tia thường phân cực toàn phần có véc tơ E vuông góc với mặt phẳng chính của tia thường (mặt phẳng chứatia thường và quang trục)Tia không tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng gọi là tia bất thường (tia e), tia bất thường phân cực toàn phần có véc tơ E nằm trong mặt phẳng chính của nó ( mặt phẳng chứatia bất thường và quang trục)Khi ló ra khỏi tinh thể 2 tia thường và bất thường chỉ khác nhau về phương phân cựcChiết suất của tia bất thường phụ thuộc vào phương truyềncủa nó, ne ≤ no, nên ve ≥ voVí dụ: Chiếu tia sáng tự nhiên vuông góc với mặt bênABCD của tinh thể băng lanII. Mặt sóng trong môi trường tinh thể đơn trụcMặt sóng đối với tia thường là mặt cầuMặt sóng đối với tia bất thường là mặt elipxoit tròn xoayVẽ mặt sóng thực của ánh sáng thường và ánh sáng bấtthường tại cùng một thời điểm.Nối điểm nguồn thứ cấp với tiếp điểm giữa mặt sóng thứ cấpvà mặt sóng thực ứng với tia o ta được phương truyền củatia o. Đối với bắt thường tương tự như vậyChiếu chùm ánh sáng đơn sắc, song song vuông góc với mặttinh thểTrường hợp 1: quang trục nghiêng một góc nào đó so với mặt tinh thểTia bất thường không vuông góc với mặt sóng của nóTrường hợp 2: Chùm sáng và quang trục đều vuông góc với mặt AB của tinh thể.Vì theo phương của quang trục vận tốc tia thường và tia bấtthường trùng nhau nên mặt sóng tia thường và bất thường trùng nhau, kết quả tia sáng không bị tách.Trường hợp 3: Chùm sáng vuông góc với mặt tinh thể cònquang trục song song với mặt đó.Tia thường và tia bất thường truyền theo một hướng nhưngvới vận tốc khác nhau.III. Kính phân cực1. Bản pôlarôitĐó là kính phân cực làm bằng xenluylôit trên phủ một lớp tinh thể định hướng sunfat- iôt – kinin, bản nàychỉ dày 0,1mm có thể hấp thụ hoàn toàn tia thường và tạothành ánh sáng phâncực toàn phần sau khi đi qua bản đó làtia bất thường2. Lăng kính nicol: là khối tinh thể băng lan được cắt theoMặt chéo thành hai nửa và dán lại với nhau bằng một lớp nhựa canađa trong suốt có chiết suất n = 1,55Ánh sáng tự nhiên SI chiếu song song với CA’ tách thành 2tia, tia thường có chiết suất no = 1,659 lớn hơn chiết suốtcủa lớp nhựa nên đến lớp nhựa bị phản xạ toàn phần vàbị hấp thụ trên lóp sơn đen. Tia bất thường truyền qua lớpnhựa và ló ra ngoài nicol theo phương song song với tia tớiNếu chiếu ánh sáng tự nhiên qua hệ 2 nicol thì cường độsáng sau khi đi qua 2 nicol cũng tuân theo định luật malusIV. Phân cực elipÁnh sáng có đầu mút véc tơ cường độ điện trường chuyển động trên một elip (hay đường tròn) được gọi là phân cực elip (hay phân cực tròn).Chiếu một tia sáng phân cực thẳng vuông góc với mặt trước của bản tinh thể lưỡng chiết độ dày d, quang trục Δ sao cho véc tơ E của tia sáng hợp với quang trục Δ một góc α.Khi đi vào tinh thể tia sáng bị tách thành 2 tia: tia thường o và tia bất thường e- Tia thường có véc tơ E ...