›
›

Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 7: Quang học sóng (Phần 3) - Nguyễn Xuân Thấu

Download
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
a) Ánh sáng tự nhiên  
Ánh sáng mang tính chất sóng và tuân theo các phương trình  
Maxwell cho sóng điện từ.  
v3.108m/s  
Vận tốc ánh sáng:  
Nguồn sáng: tổng hợp vô số các đoàn sóng tạo bởi các nguyên tử  
phát. Mỗi đoàn sóng có vector cường độ điện trường luôn dao động  
theo một phương nhất định và vuông góc với tia sáng.  
87  
Các nguyên tử chuyển động hỗn loạn cho nên các vector cường độ  
điện trường của ánh sáng có phương khác nhau.  
Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng có vectơ dao động đều đặn theo mọi  
phương vuông góc với tia sáng.  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
a) Ánh sáng tự nhiên  
88  
Dao động của vectơ CĐĐT trong 1  
đoàn sóng  
Biểu diễn ánh sáng tự nhiên  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
b) Ánh sáng phân cực  
♥ Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường chỉ dao động theo một phương  
xác định được gọi là ánh sáng phân cực thẳng (hay ánh sáng phân cực toàn  
phần).  
♥ Mặt phẳng chứa tia sáng và phương dao động của vectơ E gọi là mặt  
phẳng dao động  
♥ Mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc với mặt phẳng dao động được gọi  
là mặt phẳng phân cực.  
♥ Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động theo mọi phương  
vuông góc với tia sáng, nhưng có phương dao động mạnh, có phương dao  
động yếu, được gọi là ánh sáng phân cực một phần.  
89  
♥ Ánh sáng tự nhiện có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực toàn  
phần dao động đều đặn theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng.  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
b) Ánh sáng phân cực  
90  
Mặt phẳng dao động và mặt  
phẳng phân cực  
Ánh sáng phân cực một phần và  
ánh sáng phân cực toàn phần  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
c) Hiện tượng phân cực ánh sáng  
♥ Hiện tượng ánh sáng tự nhiên biến thành ánh sáng phân cực gọi là hiện  
tượng phân cực ánh sáng.  
91  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
c) Hiện tượng phân cực ánh sáng  
♥ Định luật Malus về phân cực ánh sáng:  
Cường độ sáng sau kính phân cực là I0.  
Cường độ sáng sau kính phân tích là I.  
Định luật Malus:  
Khi cho một chùm ánh sáng tự  
nhiên truyền qua hệ 2 bản tinh thể  
tuâmlin dày có quang trục hợp với  
92  
nhau 1 góc  
nhận được ở phía sau hệ 2 bản  
tinh thể sẽ thay đổi tỷ lệ với  
thì cường độ sáng  
2
cos  
I I0 cos2   
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực  
c) Hiện tượng phân cực ánh sáng  
93  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.2. Phân cực ánh sáng do phản xạ và khúc xạ  
Góc Brewster:  
taniB n21  
Theo định luật phản xạ và khúc xạ:  
iB iB  
siniB  
(1)  
(2)  
n21   
sin rB  
siniB  
sin rB  
siniB  
cosiB  
94  
n21   
taniB   
rB  
sin rB cosiB  
Tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.3. Phân cực ánh sáng do lưỡng chiết  
Tính lưỡng chiết:  
95  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.3. Phân cực ánh sáng do lưỡng chiết  
Một số tinh thể như băng lan (CaCO3) hay thạch anh (SiO2) có tính lưỡng  
chiết:  
Trong tinh thể có hai chùm tia khúc xạ: tia thường (o) (tuân theo định  
luật khúc xạ) và tia bất thường (e).  
Đều là ánh sáng phân cực toàn phần, có mặt phẳng phân cực vuông góc  
với nhau.  
Tồn tại phương truyền ánh sáng tới để hai tia khúc xạ trùng nhau   
Quang trục của tinh thể.  
96  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.3. Phân cực ánh sáng do lưỡng chiết  
sini  
sin ro  
sini  
Chiết suất đối với tia thường không đổi: no = const  
Chiết suất đối với tia bất thường thay đổi theo góc tới:  
Nếu ne < no gọi là tinh thể âm (băng lan)  
n0   
ne   
Nếu ne > no gọi là tinh thể dương (thạch anh)  
sin re  
97  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.4. Một số loại kính phân cực  
Kính phân cực là các dụng cụ có thể biến đổi ánh sáng tự nhiên thành  
ánh sáng phân cực.  
a) Bản tinh thể hấp thụ không đều  
Là bản tinh thể lưỡng chết nhưng có tính hấp thụ không đều đối với tia  
thường và tia bất thường, ví dụ bản tuamalin. Bản tinh thể dày hơn 1mm  
hầu như hấp thụ hoàn toàn tia thường và chỉ để cho tia bất thường truyền  
qua. Vì thế, bản tinh thể tuamalin có thể dung làm kính phân cực.  
98  
Bản polaroit làm bằng bản xenluyloit trên mặt phủ một số lượng lớn các  
tinh thể định hướng sunfat-iốt-kinin có tính hấp thụ dị hướng mạnh. Bản  
polarôit dày khoảng 0,1mm có thể hấp thụ hoàn toàn tia thường và tạo tra  
ánh sáng phân cực toàn phần.  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.4. Một số loại kính phân cực  
b) Lăng kính Nichols  
Lăng kính Nichols (gọi tắt là Nichols) là một khối tinh thể bang lan được cắt  
theo mặt chéo thành 2 nửa và dán lại với nhau bằng 1 lớp nhựa Canada trong  
suốt có chiết suất  
(ứng với bước sóng  
)
nnh 1,550  
  0,589m  
99  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.4. Một số loại kính phân cực  
b) Lăng kính Nichols  
Vì ne < no do đó tia thường bị khúc xạ nhiều hơn tia bất thường, đến lớp  
nhựa Canada tia thường bị phản xạ toàn phần vì n0 > nnh và i1 >i1max và đập  
lên mặt dưới của Nichols. Tại đây được bôi đen nên tia thường bị hấp thụ.  
Với tia bất thường, vì ne < nnh nên nó đi qua lớp nhựa, truyền trong băng  
lan rồi ra ngoài với phương song song với tia tới,  
100  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.4. Một số loại kính phân cực  
b) Lăng kính Nichols  
Như vậy: Nichols đã biến đổi ánh sáng tự nhiên (hoặc phân cực 1 phần)  
truyền qua nó thành ánh sáng phân cực toàn phần có mặt phẳng dao động  
trùng với mặt phẳng chính của Nichols (chứa tia sáng và quang trục).  
101  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.5. Giao thoa của các tia sáng phân cực  
102  
    
E Eo Ee  
vectơ sóng tổng hợp  
Hiệu quang lộ tia thường và bất thường:  
L Lo Le (no ne )d  
2  
2  
Độ lệch pha:  
  (Lo Le ) (no ne )d  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.5. Giao thoa của các tia sáng phân cực  
Vì và dao động theo 2 phương vuông góc x và y nên đầu mút của vectơ  
sáng tổng hợp sẽ chuyển động theo quỹ đạo elip xiên xác định bởi  
phương trình:  
x2 y2 2xy  
  cos  sin2   
a12 a22 a1a2  
Nếu trước khi vào bản ánh sáng phân cực toàn phần có biên độ là A và  
tính hấp thụ dị hướng của bản không đáng kể thì  
103  
a1 Asin ,a2 Acos  
Như vậy, ánh sáng phân cực thẳng sau khi truyền qua bản tinh thể sẽ  
biến thành ánh sáng phân cực elip xiên.  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.5. Giao thoa của các tia sáng phân cực  
x
x a cos t  
  cost cos sin tsin  
   
1   
1  
1  
1
0
0
0
a1  
y
y a cos t     cost cos sin tsin  
2  
2  
2   
2
0
0
0
a2  
x
cos cos cost cos cos sin tsin  
2 2 1 2  
1  
0
0
a1  
y
  cos cos cost cos cos sin tsin  
1 1 2 1  
2  
0
0
a2  
x
y
cos cos sin tsin( )  
2 1 1 2  
104  
0
a1  
a2  
x
y
sin sin costsin( )  
2 1 1 2  
0
a1  
a2  
x2 y2 2xy  
   
cos  sin2   
   
a12 a22 a1a2  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.5. Giao thoa của các tia sáng phân cực  
x2 y2 2xy  
  cos  sin2   
a12 a22 a1a2  
4
Bản ¼ bước sóng  
(no ne )d (2k 1)  
2
  (2k 1)  
x2 y2  
105  
Nếu a1=a2 phân cực tròn  
1  
a12 a22  
Như vậy sau ánh sáng phân cực thẳng sau khi truyền qua  
bản ¼ bước sóng sẽ biến thành ánh sáng phân cực elip  
vuông hoặc phân cực tròn  
7. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG  
7.5. Giao thoa của các tia sáng phân cực  
x2 y2 2xy  
  cos  sin2   
a12 a22 a1a2  
Bản ½ bước sóng  
(no ne )d (2k 1)  
2
  (2k 1)  
x y  
106  
  0  
a1 a2  
Như vậy sau khi truyền qua bản nửa bước sóng, ánh sáng phân cực  
thẳng vẫn là ánh sáng phân cực phẳng nhưng mặt phẳng dao động  
của nó bị quay đi 1 góc 2 so với trước khi vào bản  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 26 trang myanh 28080 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 7: Quang học sóng (Phần 3) - Nguyễn Xuân Thấu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_vat_ly_dai_cuong_2_chuong_7_quang_hoc_song_phan_3.pdf