Tài liệu: Sự phân cực ánh sáng (2)

Lượng ánh sáng truyền qua cặp bản phân cực chất lượng cao bắt chéo được xác định bằng sự định hướng của bản phân tích đối với bản phân cực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Sự phân cực ánh sáng (2) Sự phân cực ánh sáng Lượng ánh sáng truyền qua cặp bản phân cực chất lượng cao bắt chéo đượcxác định bằng sự định hướng của bản phân tích đối với bản phân cực. Khi các bảnphân cực định hướng vuông góc nhau, chúng biểu hiện một mức dập tắt cực đại.Tuy nhiên, ở những góc khác, mức độ dập tắt thay đổi như minh họa bởi biểu đồvectơ trong hình 6. Bản phân tích được dùng để điểu chỉnh lượng ánh sáng truyềnqua cặp bắt chéo, và có thể quay trong đường đi tia sáng để cho các biên độ khácnhau của ánh sáng phân cực truyền qua. Trong hình 6a, bản phân cực và bản phântích có trục truyền song song nhau và vectơ điện của ánh sáng truyền qua bảnphân cực và bản phân tích có độ lớn bằng nhau và song song với nhau. Quay trục truyển bản phân tích đi 30 độ so với trục truyền của bản phân cựclàm giảm biên độ của sóng ánh sáng truyền qua cặp bản, như minh họa trong hình6b. Trong trường hợp này, ánh sáng phân cực truyền qua bản phân cực có thểphân tích thành những thành phần nằm ngang và thẳng đứng bằng toán học vectơđể xác định biên độ của ánh sáng phân cực có thể truyền qua bản phân tích. Biênđộ của tia truyền qua bản phân tích bằng với thành phần vectơ đứng (minh họa làmũi tên màu vàng trong hình 6b). Tiếp tục quay trục truyền bản phân tích đến góc 60 so với trục truyền bảnphân cực, làm giảm hơn nữa biên độ của thành phần vectơ truyền qua bản phântích (hình 6c). Khi bản phân tích và bản phân cực hoàn toàn chéo góc (góc 90 độ)thì thành phần thẳng đứng trở nên không đáng kể (hình 6d) và các bản phân cựcthu được giá trị dập tắt cực đại của chúng. Lượng ánh sáng truyền qua cặp bản phân cực có thể được mô tả định lượngbằng cách áp dụng định luật bình phương cosin Malus, là hàm của góc giữa các trụctruyền bản phân cực: I = I (o) cos2 θ trong đó I là cường độ ánh sáng truyền qua bản phân tích (và toàn bộ lượngánh sáng truyền qua cặp bản phân cực chéo góc), I(o) là cường độ ánh sáng tớitrên bản phân cực, và q là góc giữa trục truyền của bản phân cực và bản phân tích.Bằng việc giải phương trình, có thể xác định khi hai bản phân cực chéo góc (θ = 90độ) thì cường độ bằng không. Trong trường hợp này, ánh sáng truyền qua bởi bảnphân cực bị dập tắt hoàn toàn bởi bản phân tích. Khi các bản phân cực xiên góc 30và 60 độ, ánh sáng truyền qua bởi bản phân tích giảm đi tương ứng là 25% và 75%. Sự phân cực của ánh sáng tán xạ Các phân tử chất khí và nước trong bầu khí quyển làm tán xạ ánh sáng từMặt Trời theo mọi hướng, hiệu ứng gây ra bầu trời xanh, những đám mây trắng,hoàng hôn đỏ rực, và hiện tượng gọi là sự phân cực khí quyển. Lượng ánh sáng tánxạ (gọi là tán xạ Rayleigh) phụ thuộc vào kích thước của các phân tử (hydrogen,oxygen, nước) và bước sóng ánh sáng, như đã được chứng minh bởi huân tướcRayleigh hồi năm 1871. Những bước sóng dài, như đỏ, cam, vàng không bị tán xạnhiều như các bước sóng ngắn, như tím và xanh dương. Sự phân cực khí quyển là kết quả trực tiếp của sự tán xạ Rayleigh của ánhsáng Mặt Trời bởi các phân tử trong khí quyển. Lúc va chạm giữa photon đến từMặt Trời và phân tử chất khí, điện trường từ photon giảm dao động và rồi tái bứcxạ ánh sáng phân cực từ phân tử đó (minh họa trong hình 7). Ánh sáng phát xạ bịtán xạ theo hướng vuông góc với hướng truyền ánh sáng Mặt Trời, và bị phân cựchoặc dọc, hoặc ngang, phụ thuộc vào hướng tán xạ. Đa phần ánh sáng phân cựcchạm đến Trái Đất bị phân cực ngang (trên 50%), một sự thật có thể xác nhậnbằng cách quan sát bầu trời qua một bộ lọc Polaroid. Có những báo cáo cho biết một số loài côn trùng và động vật nhất định cókhả năng phát hiện ánh sáng phân cực, gồm các loài kiến, ruồi, và một số loài cá,danh sách các loài thật ra còn dài hơn nhiều. Ví dụ, một số loài côn trùng (chủ yếulà ong mật) được cho là đã sử dụng ánh sáng phân cực để định vị mục tiêu củachúng. Nhiều người cũng tin rằng có một số cá nhân nhạy cảm với ánh sáng phâncực và có thể quan sát thấy một đường chân trời màu vàng chồng lên nền trời xanhkhi nhìn chằm chằm theo hướng vuông góc với hướng của Mặt Trời (một hiệntượng gọi là chổi Haidinger). Các protein sắc tố vàng, gọi là macula lutea, là nhữngtinh thể lưỡng sắc cư trú trong hố mắt người, được biết là cho phép người ta nhìnthấy ánh sáng phân cực. Ánh sáng phân cực elip và phân cực tròn Trong ánh sáng phân cực thẳng, vectơ điện trường dao động theo hướngvuông góc với hướng truyền sáng, như đã nói ở trên. Các nguồn sáng tự nhi ên, nhưánh sáng Mặt Trời, và các nguồn sáng nhân tạo, gồm ánh sáng đèn nóng sáng vàđèn huỳnh quang, đều phát ra ánh sáng có vectơ điện định hướng ngẫu nhiêntrong không gian và thời gian. Ánh sáng thuộc loại này gọi là không phân cực.Ngoài ra, cũng tồn tại một vài trạng thái ánh sáng phân cực elip nằm giữa phân cựcthẳng và không phân cực, trong đó vectơ điện trường có hình dạng elip trong mọimặt phẳng vuôn ...