Ch5_2

Chương 5: Phân cực ánh sáng CHƯƠNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG Trong tượng giao thoa tượng nhiễu xạ ánh sáng, nghiên cứu dựa vào chất sóng ánh sáng phương truyền mà không đề cập đến phương dao động, không cần phân biệt sóng ánh sáng sóng ngang hay sóng dọc Trong chương này, qua tượng phân cực ánh sáng, chứng minh ánh sáng sóng ngang Ta biết sóng điện từ sóng ngang, sóng có vectơ cường độ điện trường vectơ cường độ từ trường dao động vng góc với phương truyền sóng Chỉ có sóng ngang thể tính phân cực nghiên cứu phân cực ánh sáng lần khẳng định chất sóng điện từ ánh sáng SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG 1 Ánh sáng tự nhiên Ánh sáng nguồn sáng phát tập hợp vô số đồn sóng nối tiếp Trong đồn sóng, vectơ cường độ điện trường E dao động theo phương xác định vng góc với tia sáng (hình 5-1a) Hình 5-1a Nhưng tính hỗn loạn chuyển động bên nguyên tử nên vectơ E đồn sóng ngun tử phát dao động theo phương khác vng góc với tia sáng Mặt khác nguồn sáng bao gồm nhiều nguyên tử, phương dao động E Tia sáng vectơ E đồn sóng ngun tử phát thay đổi hỗn loạn phân bố xung quanh tia sáng Hình 5-1b Ánh sáng tự nhiên Định nghĩa: Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động đặn theo phương vng góc tia sáng gọi ánh sáng tự nhiên Hình 5-1b biểu diễn ánh sáng tự nhiên, mặt phẳng vng góc với tia sáng vectơ E có trị số phân bố đặn xung quanh tia sáng 117 Chương 5: Phân cực ánh sáng Ánh sáng phân cực Ánh sáng tự nhiên qua môi trường bất đẳng hướng mặt quang học (ví dụ tinh thể Tuamalin), điều kiện định tác Δ1 E dụng môi trường nên vectơ E dao động theo phương xác định, ánh sáng gọi ánh sáng phân cực toàn phần E1 Tia sáng Hình 5-2 Định nghĩa: Ánh sáng có vectơ E dao động theo phương xác định gọi ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực tồn phần Hình 5-2 biểu diễn ánh sáng phân cực toàn phần E1 Hiện tượng ánh sáng tự nhiên biến thành ánh sáng phân cực gọi tượng phân cực ánh sáng Với định nghĩa ánh sáng phân cực tồn phần đồn sóng ngun tử phát ánh sáng phân cực toàn phần Như ánh sáng tự nhiên nguyên tử nguồn sáng phát tập hợp vô số ánh sáng phân cực toàn phần, dao động đặn theo tất phương vng góc với tia sáng Trong số trường hợp tác dụng mơi trường lên ánh sáng truyền qua nó, vectơ cường độ điện trường dao động theo tất phương vng góc với tia sáng có phương dao động yếu, có phương dao động mạnh Ánh sáng gọi ánh r sáng phân cực phần Nếu ánh sáng phân cực đầu mút vectơ sáng E chuyển động đường elip (hay đường trịn) gọi ánh sáng phân cực elip (tròn) Mặt phẳng chứa tia sáng phương dao động E gọi mặt phẳng dao động, mặt phẳng chứa tia sáng vng góc với mặt phẳng dao động gọi mặt phẳng phân cực (hình 5-3) Hình 5-3 Định luật Malus phân cực ánh sáng Thực nghiệm chứng tỏ rằng, tinh thể Tuamalin (hợp chất silicôbôrat aluminium) với chiều dày 1mm biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực thẳng Nguyên nhân tượng tính hấp thụ ánh sáng khơng theo phương khác tinh thể (gọi tính hấp thụ dị hướng) Trong Tuamalin có phương đặc biệt gọi quang trục tinh thể (kí hiệu Δ ) Theo phương quang trục, ánh sáng không bị hấp thụ 118 Chương 5: Phân cực ánh sáng truyền tự qua tinh thể, cịn theo phương vng góc với quang trục, ánh sáng bị hấp thụ hoàn toàn Khi ta chiếu chùm tia sáng tự nhiên vng góc với mặt ABCD tinh thể tuamalin có quang trục song song cạnh AB, ánh sáng sóng ngang nên tia sáng sau tuamalin có vectơ sáng E song song với quang trục (hình 5-2) Dưới ta xét kĩ truyền ánh sáng qua tuamalin Xét ánh sáng tự nhiên truyền tới tuamalin T1, vectơ sáng E ánh sáng tự nhiên phân tích thành hai thành phần: E1x vng góc với quang trục Δ1 E1y song song với quang trục Δ1 Khi E = E12x + E12y (5-1) Do ánh sáng tự nhiên có E phân bố đặn xung quanh tia sáng nên ta lấy trung bình: E12x = E12y = E (5-2) Do tính hấp thụ dị hướng tinh thể tuamalin, thành phần E1x vng góc với quang trục bị hấp thụ hồn tồn, cịn thành phần E1y song song với quang trục truyền hoàn toàn qua tuamalin T1, ánh sáng tự nhiên biến thành ánh sáng phân cực tồn phần có vectơ sáng E1 = E1y song song với quang trục Δ1 (hình 5-4) cường độ sáng I1 sau T1 bằng: I1 = E12 = E12y = E = I0 2 (5-3) I = E cường độ ánh sáng tự nhiên truyền tới T1 Lấy tuamalin T2 có quang trục Δ đặt sau T1 Gọi α góc quang trục Δ1 Δ Vectơ sáng E1 sau tuamalin T1 phân tích thành hai thành phần: , E = E1 cos α song song với quang trục Δ ,, E = E1 sin α vng góc với Δ , Hình 5-4 ,, Thành phần E truyền qua T2, cịn thành phần E bị hấp thụ hồn toàn , Như sau T2 ta nhận ánh sáng phân cực tồn phần có vectơ sáng E = E cường độ sáng I2 : 119 Chương 5: Phân cực ánh sáng I = E 22 = E12 cos α = I1 cos α (5-4) Công thức (5-4) biểu diễn định luật Malus I1 cường độ sáng sau tuamalin T1 Như giữ cố định T1 quay T2 xung quanh tia sáng I2 thay đổi Khi hai quang trục song song với nhau, α = I2 π đạt giá trị cực đại I1 Còn lúc hai quang trục vng góc với nhau, α = I2 T1 gọi kính phân cực, T2 gọi kính phân tích (hình 5-5a) Định luật Malus: Khi cho chùm tia sáng tự nhiên truyền qua hai tuamalin có quang trục hợp với góc α cường độ sáng nhận tỉ lệ với cos2α Δ1 Hình 5-5a Do tính đối xứng ánh sáng tự nhiên xung quanh phương truyền nên ta quay tuamalin xung quanh tia sáng vị trí có ánh sáng truyền qua Còn tia sáng chiếu đến tuamalin ánh sáng phân cực quay tuamalin cường độ sáng sau thay đổi Như tuamalin giúp ta phân biệt chùm sáng tự nhiên chùm sáng phân cực Hình 5-5b Phương pháp phân cực ánh sáng kính phân cực Sự phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ Thực nghiệm chứng tỏ cho tia sáng tự nhiên chiếu tới mặt phân cách hai mơi trường góc tới i ≠ tia phản xạ tia khúc xạ ánh sáng phân cực phần Vectơ cường độ điện trường tia phản xạ có biên độ dao động lớn theo 120 Chương 5: Phân cực ánh sáng phương vng góc với mặt phẳng tới, cịn vectơ cường độ điện trường tia khúc xạ có biên độ dao động lớn theo phương nằm mặt phẳng tới (hình 5-6) Khi thay đổi góc tới i mức độ phân cực tia phản xạ tia khúc xạ thay đổi Khi góc tới i thỏa mãn điều kiện: tg iB = n21 (5-5) Khơng khí tia phản xạ phân cực tồn phần, n21 = n2 n1 chiết suất tỷ đối môi trường hai môi trườnh một, iB gọi góc tới Brewter hay góc phân cực tồn phần Thủy tinh Hình 5-6 Phân cực phản xạ khúc xạ Ví dụ phản xạ từ khơng khí thuỷ tinh iB = 570 Tia khúc xạ khơng ánh sáng phân cực tồn phần, I = iB tia khúc xạ bị phân cực mạnh PHÂN CỰC DO LƯỠNG CHIẾT Tính lưỡng chiết tinh thể Thực nghiệm chứng tỏ số tinh thể băng lan, thạch anh có tính chất đặc biệt chiếu tia sáng đến tinh thể nói chung ta hai tia Hiện tượng gọi tượng lưỡng chiết Nguyên nhân tính bất đẳng hướng tinh thể mặt quang học (tức tính chất quang tinh thể hướng khác khác nhau) Để nghiên cứu tượng lưỡng chiết xét tinh thể băng lan Hình 5-7 Tinh thể băng lan Hình 5-8 Tính lưỡng chiết tinh thể Tinh thể băng lan dạng kết tinh canxi cacbônat (CaCO3) Mỗi hạt tinh thể băng lan có dạng khối sáu mặt hình thoi (hình 5-7) đường thẳng nối hai đỉnh A A1 gọi quang trục tinh thể.Một tia sáng truyền vào tinh thể băng lan theo phương song song với quang trục không bị tách thành hai tia khúc xạ Chiếu tia sáng tự nhiên vng góc với mặt ABCD tinh thể Thực nghiệm chứng tỏ tia bị tách thành hai tia khúc xạ (hình 5-8) 121 Chương 5: Phân cực ánh sáng - Tia truyền thẳng không bị lệch khỏi phương truyền gọi tia thường (kí hiệu tia o) Tia tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng Tia thường phân cực tồn phần, có vectơ sáng E vng góc với mặt phẳng đặc biệt gọi mặt phẳng tia (mặt phẳng chứa tia thường quang trục) - Tia lệch khỏi phương truyền gọi tia bất thường (kí hiệu tia e) Tia không tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng Tia bất thường phân cực toàn phần, có vectơ sáng E nằm mặt phẳng (mặt phẳng chứa quang trục tia bất thường) Khi ló khỏi tinh thể, hai tia thường tia bất thường khác phương phân cực Chiết suất tinh thể băng lan tia thường không đổi no=1,659 Chiết suất ne tinh thể băng lan tia bất thường phụ thuộc vào phương truyền tinh thể thay đổi từ 1,659 (theo phương quang trục) đến 1,486 (theo phương vng góc với quang trục) Như tinh thể băng lan ta có: ne ≤ no (5-6) Vì chiết suất n = c/v, với c vận tốc ánh sáng chân không v vận tốc ánh sáng môi trường, đó: ve ≥ vo (5-7) nghĩa tinh thể băng lan, vận tốc tia bất thường nói chung lớn vận tốc tia thường Những tinh thể có n0< ne (như tinh thể băng lan) gọi tinh thể âm Cịn tinh thể có n0 > ne (như tinh thể thạch anh) gọi tinh thể dương Tinh thể băng lan, thạch anh, tuamalin tinh thể đơn trục Trong tự nhiên cịn có tinh thể lưỡng trục, tinh thể có hai quang trục theo hai hướng khác Một tia sáng tự nhiên truyền qua tinh thể lưỡng trục bị tách thành hai tia khúc xạ hai tia tia bất thường 2 Mặt sóng mơi trường tinh thể đơn trục Để nghiên cứu truyền tia thường tia bất thường tinh thể( ta xet trường hợp tinh thể đơn trục), ta xét mặt sóng sóng ánh sáng tinh thể Vì vận tốc tia thường không phụ thuộc phương truyền tinh thể, mặt sóng thứ cấp ánh sáng thường từ điểm tinh thể thoát mặt cầu (dù tinh thể dương hay âm) Với ánh sáng bất thường, vận tốc phụ thuộc phương truyền, mặt sóng thứ cấp mặt cầu Thực nghiệm lý thuyết chứng tỏ mặt sóng ánh sáng bất thường mặt elip trịn xoay có trục quay song song với quang trục tinh thể Hình 5-9 biểu diễn mặt sóng thứ cấp ánh sáng thường ánh sáng bất thường xuất phát từ điểm tinh thể Các tiếp điểm hai mặt sóng nằm quang trục tinh thể 122 Chương 5: Phân cực ánh sáng Muốn xác định tia thường tia bất thường tinh thể đơn trục, ta phải áp dụng nguyên lý Huygens để vẽ mặt sóng thực ánh sáng thường ánh sáng bất thường thời điểm Nối điểm nguồn thứ cấp với tiếp điểm mặt sóng thức cấp mặt sóng thực ứng với tia o, ta phương truyền tia thường Tương tự vậy, ta nối điểm nguồn thứ cấp với tiếp điểm mặt sóng thứ cấp mặt sóng thực ứng với tia e, ta phương truyền tia bất thường Thạch anh Băng lan Hình 5-9 Dạng mặt sóng thứ cấp tia thường tia bất thường từ điểm tinh thể phát ra.phát trường hợp: a) Tinh thể dương; b) Tinh thể âm Sau ta xác định tia thường tia bất thường số trường hợp ánh sáng truyền tinh thể Băng lan Để đơn giản ta lấy chùm ánh sáng tới chùm đơn sắc, song song, rọi vng góc với mặt tinh thể Trường hợp 1: Quang trục nghiêm góc so với mặt tinh thể Vì chùm ánh sáng rọi vng góc với mặt tinh thể nên mặt tinh thể AB trùng với mặt sóng chùm Do đó, theo nguyên lý Huyghens điểm mặt tinh thể ánh sáng rọi tới coi nguồn thứ cấp phát ánh sáng vào tinh thể lúc (hình 510) Xung quanh điểm A B ta thiết lập hai mặt sóng thứ cấp mặt cầu mặt elip trịn xoay, hai mặt sóng tiếp xúc với theo phương quang trục Các mặt sóng thứ cấp khác thiết lập xung quanh điểm mằn A B Tia sáng tự nhiên Hình5-10 Xác định tia thường tia bất thường quang trục nghiêng góc so vơi mặt tinh 123 Chương 5: Phân cực ánh sáng Theo Nguyên lý Huyghens, bao hình tất mặt sóng thứ cấp (mặt phẳng CD EF cho ta mặt sóng ánh sáng thường ánh sáng bất thường tinh thể Rõ ràng vào tinh thể tia sáng bị tách thành hai Từ hình vẽ ta thấy tia bất thường khơng vng góc với mặt sóng Trường hợp 2: Chùm sáng quang trục vng góc với mặt AB tinh thể (hình 5-11) Vì theo phương quang trục, vận tốc thia thường tia bất thường trùng nhau; mặt sóng ánh sáng thường bất thường trùng Kết vào tinh thể tia sáng khơng bị tách thành hai Tia sáng tự nhiên Hình 5-11 Xác định tia thường tia bất thường trường hợp chùm sáng quang trục vng góc mặt tinh Trường hợp 3: Chùm sáng vng góc với mặt tinh thể, quang trục song song với mặt ( hình 5-12) Hình vẽ cho thấy trường hợp tia thường tia bất thường truyền theo hướng vận tốc khác Tia sáng tự nhiên Hình 5-12 Xác định tia thường tia bất thường trường hợp chùm sáng vng góc mặt tinh thế, cịn quang trục song song với mặt 124 Chương 5: Phân cực ánh sáng Các loại kính phân cực Người ta sử dụng tinh thể lưỡng chiết để chế tạo kính phân cực Kính phân cực dụng cụ biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực, ví dụ tuamalin, pơlarơit, lăng kính nicơn * Bản Pơlarơit Một số tinh thể lưỡng chiết có tính hấp thụ dị hướng mạnh hai tia thường bất thường Ví dụ tinh thể tuamalin dày 1mm hấp thụ hoàn toàn tia thường cho tia bất thường truyền qua Vì tuamalin dùng làm kính phân cực Trong năm gần người ta chế tạo kính phân cực làm xenluylơit, có phủ lớp tinh thể định hướng sunfat-iơt-kinin có tính hấp thụ dị hướng mạnh Những gọi pơlarơit Bản pơlarơit dày khoảng 0,1 mm hấp thụ hoàn toàn tia thường tạo ánh sáng phân cực toàn phần sau khỏi Bản pôlarôit tương đối rẻ nên sử dụng nhiều ngành vận tải Để khắc phục tượng người lái xe ơtơ bị lố mắt ánh sáng từ đèn pha ôtô khác chạy ngược chiều gây ra, người ta dán pôlarôit lên mặt kính đèn pha ơtơ kính chắn gió phía trước người lái ơtơ cho quang trục song song nghiêng 45o so với phương ngang Khi hai ôtô chạy ngược chiều tới gặp pơlarơit hai ơtơ có quang trục bắt chéo Như ánh sáng phân cực phát từ đèn pha ôtô thứ chạy tới khơng thể truyền qua kính chắn gió ôtô thứ hai chạy ngược chiều để chiếu vào mắt người lái xe Trong người lái xe thứ hai nhìn thấy ánh sáng phân cực phát từ đèn pha xe chiếu sang vật phía trước, ánh sáng phân cực sau phản xạ vật giữ nguyên phương dao động song song với quang trục kính chắn gió trước mặt người lái xe * Lăng kính Nicol Lăng kính Nicol (gọi tắt nicơn) khối tinh thể băng lan cắt theo mặt chéo thành hai nửa dán lại với lớp nhựa canađa suốt có chiết suất n= 1,550 Tia sáng tự nhiên SI chiếu vào mặt AC nicôn theo phương song song với mặt đáy CA' bị tách thành hai: tia thường tia bất thường Chiết suất tinh thể tia thường no=1,659, chiết suất tinh thể tia bất thường ne phụ thuộc vào hướng, thay đổi từ 1,486 đến 1,659 Vì no > ne nên tia thường bị khúc xạ mạnh tia bất thường Chiết suất tinh thể tia thường lớn chiết suất lớp nhựa hình dạng, kích thước nicôn chọn cho tia thường đến lớp nhựa canađa bị phản xạ tồn phần sau bị hấp thụ lớp sơn đen mặt đáy CA' Còn tia bất thường (ne < n) truyền qua lớp nhựa canađa ló khỏi nicơn theo phương song song với tia tới SI (hình 5-13) Như vậy, nicol biến ánh sáng tự nhiên (hoặc phân cực phần) truyền qua thành ánh sáng phân cực tồn phần có mặt phẳng dao động trùng với mặt phẳng nicơn 125 Chương 5: Phân cực ánh sáng Nếu cho chùm sáng tự nhiên qua hệ hai nicơn N1 N2 cường độ sáng I2 phía sau nicơn N2 xác định theo định luật Malus (công thức 5-4), với α góc hai mặt phẳng nicơn N1 N2 phẳng nicol Hình 5-13 Lăng kính Nicol Khi hai nicơn N1 N2 đặt vị trí song song, ứng với α = 0, cường độ sáng sau nicôn N2 đạt cực đại I2 = Imax (sáng nhất) Khi hai nicơn đặt vị trí bắt chéo, ứng với α =π/2, cường độ sáng sau nicol N2 đạt cực tiểu I2 = Imin (tối nhất) (hình 14) Hình 5-14 a) Hai nicol song song b) Hai nicol bắt chéo ÁNH SÁNG PHÂN CỰC ELIP VÀ PHÂN CỰC TRÒN Trong tiết trước nghiên cứu ánh sáng phân cực thẳng, ánh sáng có vectơ sáng E dao động theo phương xác định, tức E dao động đường thẳng Thực nghiệm ta tạo ánh sáng phân cực đầu mút vectơ sáng E chuyển động đường elip (hay đường tròn), ánh sáng phân cực gọi ánh sáng phân cực elip hay phân cực tròn Xét tinh thể T có quang trục Δ độ dày d Chiếu vng góc với mặt trước tinh thể tia sáng phân cực tồn phần có vectơ sáng E hợp với quang trục góc α Khi vào tinh thể, tia sáng bị tách thành hai: tia thường tia bất thường Tia thường có vectơ sáng E o vng góc với quang trục, tia bất thường có vectơ sáng E e song song với quang trục, hai vectơ sáng nằm mặt phẳng vng góc với tia sáng (hình 5-15) Vectơ sáng tổng hợp tia thường tia bất thường điểm M sau tinh thể E = Eo + Ee bằng: 126 (5-8) Chương 5: Phân cực ánh sáng Hình 5-15 Ánh sáng phân cực elip Ở tinh thể, hai tia truyền với vận tốc khác (do chiết suất tinh thể hai tia khác nhau, ne ≠ no ) ló khỏi chúng lại truyền với vận tốc Do đó, hiệu quang lộ tia thường tia bất thường điểm M sau bằng: ΔL = L o - L e = (n o - n e )d tương ứng với hiệu pha Δϕ = (5-9) 2π 2π (L o - L e ) = ( n o - n e )d λ λ (5-10) λ bước sóng ánh sáng chân không Các vectơ sáng E o E e dao động theo hai phương vng góc với nhau, đầu mút vectơ sáng tổng hợp chuyển động đường elip xác định phương trình: x2 A12 + y2 A 22 - xy cos Δϕ = sin Δϕ A1A (5-11) Với A1 A2 biên độ Δϕ = ϕ o - ϕ e hiệu pha dao động hai vectơ sáng E o E e Nếu trước vào tinh thể, ánh sáng phân cực tồn phần có biên độ A A1=A.sinα A2=A.cosα Như vậy, ánh sáng phân cực thẳng sau truyền qua tinh thể biến thành ánh sáng phân cực elip Chúng ta xét vài trường hợp riêng phụ thuộc vào độ dày d tinh thể Bản phần tư bước sóng Bản phần tư bước sóng tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số lẻ lần phần tư bước sóng: ΔL = (n o - n e )d = (2k + 1) λ (5-12) 127 Chương 5: Phân cực ánh sáng Δϕ = (2k + 1) Khi hiệu pha hai tia bằng: x2 phương trình (5-11) thành: A12 + y2 A 22 π =1 (5-13) (5-14) Trong trường hợp này, đầu mút vectơ sáng tổng hợp E phía sau tinh thể chuyển động elip dạng tắc có hai bán trục A1 A2 xác định phương trình (5-14) (hình 5-16a) Đặc biệt, α = 45o A1 = A2 = A0 phương trình (514) thành: x + y = A 02 (5-15) Khi đầu mút vectơ sáng tổng hợp E phía sau tinh thể chuyển động đường trịn tâm O, bán kính A0 xác định phương trình (5-15) (hình 5-16b) Hình 5-16a Phân cực elip dạng tắc Hình 5-16b Phân cực trịn Như vậy, sau truyền qua phần tư bước sóng, ánh sáng phân cực thẳng bị biến đổi thành ánh sáng phân cực elip dạng tắc phân cực trịn Bản nửa bước sóng Bản nửa bước sóng tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số lẻ lần nửa bước sóng: ΔL = ( n o - n e )d = ( 2k + 1) λ (5-16) Khi hiệu pha hai tia bằng: Δϕ = ( 2k + 1) π (5-17) phương trình (5-11) thành: x y + =0 A1 A (5-18) Đây phương trình đường thẳng, mút vectơ sáng tổng hợp E phía sau chuyển động đường thẳng nằmtrong góc phần tư thứ hai thứ tư hệ tọa độ Oxy (hình 5-17), đường thẳng hợp với quang trục góc α Trước vào tinh thể, mút vectơ sáng ánh sáng phân cực thẳng dao động đường thẳng 128 Hình 5-17 Chương 5: Phân cực ánh sáng Như sau truyền qua nửa bước sóng ánh sáng phân cực thẳng ánh sáng phân cực thẳng, phương dao động quay góc 2α so với trước vào 3 Bản bước sóng Bản bước sóng tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số nguyên lần bước sóng: ΔL = (n o - n e )d = kλ hiệu pha hai tia bằng: phương trình (5-11) thành: (5-19) Δϕ = kπ (5-20) x y =0 A1 A (5-21) Đây phương trình đường thẳng, nằm góc phần tư thứ thứ ba hệ tọa độ Oxy (hình 5-18), đường thẳng hợp với quang trục góc α Như sau truyền qua bước sóng ánh sáng phân cực thẳng giữ ngun khơng đổi Hình 5-18 LƯỠNG CHIẾT NHÂN TẠO Một số chất bình thường khơng có tính lưỡng chiết làm biến dạng, tác dụng điện- từ trường lên chúng chất trở nên có tính lưỡng chiết Lưỡng chiết trường hợp gọi lưỡng chiết nhân tạo Lưỡng chiết biến dạng học Bình thường chất vơ định hình có tính đẳng hướng Tuy nhiên nén kéo giản vật vơ định hình (như thủy tinh, xenluylơit….) theo phương vật trở nên bất đằng hướng, phương nén hay phương kéo giãn trở thành quang trục vật Sơ đồ nghiên cứu tượng vẽ hình 5-19 Hình 5-19 Sơ đồ nghiên cứu tượng lưỡng chiết biến dạng 129 Chương 5: Phân cực ánh sáng N1 N2 hai Nicol đặt chéo nhau, P vật vơ định hình Một chùm sáng tự nhiên rọi qua hai Nicol vật vơ định hình Khi chưa bị nén chưa bị kéo dãn, vật vơ định hình khơng làm thay đổi ánh sáng nhận sau N1 , sau N2 tối Khi nén kéo dãn, vật trở thành có tính bất định hướng, biến ánh sáng phân cực thu sau N1 thành ánh sáng phân cực elip Nicol N2 khơng ngăn hồn tồn ánh sáng phân cực elip phần ánh sáng qua Kết sau N2 cường độ sáng có giá trị Thực nghiệm chứng tỏ rằng, hiệu chiết suất n0 – n2 môi trường bị nén bị kéo dãn tia thường tia bất thường tỷ lệ với áp suất P tác dụng lên vật n0 – ne = Cp (5- 22) C hệ số tỷ lệ, phụ thuộc chất vật bước sóng sánh sáng Hiệu pha dao động tia thường tia bất thường là: Δϕ = 2π λ (n0 − ne )d = 2πC p λ d (5-23) d bề dày vật Bên vật bị nén có điểm chịu áp suất qua điểm đó, ánh sáng bị lưỡng chiết nhau, truyền qua N2 bị đập lên màng quan sát ảnh điểm có cường độ sáng Những đường độ sáng gọi đường độ sáng Ngồi ra, ∆φ cịn phụ thuộc vào λ nên dùng ánh sáng trắng ta có đường đẳng sắc có màu sắc khác Nghiên cứu đường đẳng sắc giúp xác định phân bố áp suất bên vật, phương pháp nghiên cứu gọi phương pháp quang đàn hồi, phương pháp ứng dụng rộng rãi Theo phương pháp này, người ta làm mẫu rút gọn vật cần nghiên cứu (ví dụ chi tiét máy) chất suốt vơ định hình Tác dụng lên mẫu lực thu nhỏ lực thực tế nghiên cứu đường độ sáng Trên hình 5-20 ảnh chụp đường độ sáng thu nén rông đen thuỷ tinh hai điểm Hình 5-20 Lưỡng chiết điện trường Một số chất lỏng sulfua cácbon, benzơn chịu tác dụng điện trường trở nên bất đẳng hướng mặt quang học Hiện tượng Kerr tìm năm 1875 gọi hiệu ứng Kerr Sơ đố thí nghiệm hiệu ứng Kerr trình bày hình 5-21 Khi chưa có điện trường, phân tử chất lỏng chuyển động nhiệt hỗn loạn nên chất lỏng đẳng hướng không làm thay đổi phương ánh sáng phân cực tồn phần sau nicơn 130 Chương 5: Phân cực ánh sáng N1 truyền tới Do ánh sáng phân cực tồn phần khơng thể truyền tiếp qua nicơn N2 (bắt chéo với N1) sau nicôn N2 hồn tồn tối + N1 N2 Hình 5-21 Thí nghiệm hiệu ứng Kerr Khi chất lỏng chịu tác dụng điện trường hai cực tụ điện, phân tử trở thành lưỡng cực điện nằm dọc theo phương điện trường Chất lỏng trở thành môi trường bất đẳng hướng với quang trục phương điện trường Trong trường hợp này, chùm ánh sáng phân cực tồn phần sau nicơn N1 truyền tới chất lỏng bị tách thành tia thường tia bất thường Tổng hợp hai tia ánh sáng phân cực elip, truyền tiếp qua nicôn N2 (bắt chéo với N1), nên sau nicôn N2 sáng Thực nghiệm chứng tỏ với ánh sáng đơn sắc, hiệu số chiết suất no - ne chất lỏng (chịu tác dụng điện trường) tia thường tia bất thường truyền có độ lớn tỉ lệ với bình phương cường độ điện trường E tác dụng lên chất lỏng: n o − n e = kE (5-22) với k hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chất chất lỏng Hiệu pha hai dao động tia thường tia bất thường sau qua lớp chất lỏng có bề dày d là: Δϕ = 2π 2π ( n o − n e )d = kE d = 2πBE d λ λ (5-23) B = k/λ gọi số Kerr Giá trị B phụ thuộc nhiệt độ chất lỏng bước sóng ánh sáng Thời gian để phân tử định hướng theo phương điện trường thời gian để phân tử trở trạng thái chuyển động hỗn loạn vào cỡ 10-10s Tính chất hiệu ứng Kerr ứng dụng để chế tạo van quang học dùng đóng ngắt ánh sáng nhanh khơng có qn tính 5 SỰ QUAY MẶT PHẲNG PHÂN CỰC Một số tinh thể dung dịch có tác dụng làm quay mặt phẳng phân cực chùm ánh sáng phân cực toàn phần truyền qua chúng Hiện tượng gọi tượng quay mặt phẳng phân cực Các chất làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng phân cực gọi chất hoạt quang, thí dụ thạch anh, dung dịch đường 131 Chương 5: Phân cực ánh sáng Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực thể sau: Cho ánh sáng tự nhiên qua kính phân cực T1 kính phân tích T2 đặt vng góc với Kết ánh sáng khơng qua kính phân tích T2, sau T2 tối Bây đặt kính phân cực T1 kính phân tích T2 tinh thể thạch anh có quang trục nằm dọc theo phương truyền tia sáng Hình 5-22: Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực thấy ánh sáng qua kính phân tích T2, sau T2 sáng Muốn cho ánh sáng không qua ta phải quay kính phân tích góc ϕ Điều chứng tỏ tác dụng tinh thể ánh sáng phân cực thẳng sau T1 bị quay góc ϕ (hình 5-22), hay ta nói tinh thể làm quay mặt phẳng phân cực góc ϕ Đó tượng quay mặt phẳng phân cực Thực nghiệm cho thấy góc quay ϕ mặt phẳng phân cực tỷ lệ thuận với độ dày d tinh thể: ϕ = αd (5-24) α hệ số quay, có giá trị phụ thuộc chất, nhiệt độ chất rắn quang hoạt bước sóng λ ánh sáng Ví dụ thạch anh 200C: α = 21,7 độ/mm ứng với λ = 0,589 μm; α = 48,9 độ/mm ứng với λ = 0,4047 μm Đối với dung dịch, góc quay ϕ mặt phẳng phân cực tỷ lệ với độ dày d lớp dung dịch có ánh sáng phân cực truyền qua tỷ lệ với nồng độ c dung dịch: ϕ = [α] cd (5-25) [α] gọi hệ số quay riêng, có giá trị phụ thuộc chất nhiệt độ dung dịch hoạt quang, đồng thời phụ thuộc bước sóng λ ánh sáng Ví dụ ánh sáng vàng Na (λ = 0,589μm) 200C, [α] dung dịch đường 66,50cm2/g Hình 5-23 Mơ hình đường kế Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực ứng dụng dụng cụ gọi đường kế để xác định nồng độ đường dung dịch (hình 5-23) 132 Chương 5: Phân cực ánh sáng Ánh sáng từ bóng đèn S truyền qua kính lọc sắc F kính phân cực P biến đổi thành ánh sáng đơn sắc phân cực toàn phần Quan sát ống ngắm O, đồng thời quay kính phân tích A thị trường ống ngắm trở nên tối hồn tồn Khi kính phân tích A nằm vị trí bắt chéo với kính phân cực P mặt phẳng chúng vng góc với Góc ϕ1 xác định vị trí kính phân tích A đọc thước đo góc K Đặt ống thuỷ tinh H chứa đầy dung dịch hoạt quang cần nghiên cứu vào khoảng hai kính A P, thị trường ống ngắm O lại sáng Nguyên nhân dung dịch hoạt quang làm mặt phẳng dao động ánh sáng phân cực toàn phần truyền qua quay góc ϕ tới vị trí khơng vng góc với mặt phẳng kính phân tích A Bây ta quay kính phân tích A thị trường ống ngắm O tối hồn tồn Đọc góc ϕ2, xác định vị trí kính phân tích A Từ tìm góc quay ϕ mặt phẳng phân cực ϕ = ϕ2 - ϕ1 Theo công thức (5-25), biết độ dày d số quay riêng [α ] dung dịch hoạt quang, ta dễ dàng xác định nồng độ c dung dịch : c= ϕ − ϕ1 ϕ = [α].d [α].d (5-26) HƯỚNG DẪN HỌC CHƯƠNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU Nắm phân cực ánh sáng thể ánh sáng sóng ngang Phân biệt ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực (một phần, toàn phần) Định luật Malus phân cực ánh sáng Nắm phân cực ánh sáng phản xạ, khúc xạ Sự phân cực lưỡng chiết Lưỡng chiết nhân tạo loại kính phân cực Nắm ứng dụng tượng quay mặt phẳng phân cực để xác định nồng độ chất hoạt quang phân cực kế (đường kế) II TÓM TẮT NỘI DUNG Sự phân cực ánh sáng * Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động đặn theo phương vng góc tia sáng gọi ánh sáng tự nhiên * Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động theo phương xác định gọi ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần 133 Chương 5: Phân cực ánh sáng * Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động theo tất phương vng góc với tia sáng có phương dao động yếu, có phương dao động mạnh gọi ánh sáng phân cực phần r * Ánh sáng phân cực đầu mút vectơ sáng E chuyển động đường elip (hay đường trịn) gọi ánh sáng phân cực elip (tròn) Mặt phẳng chứa tia sáng phương dao động E gọi mặt phẳng dao động, mặt phẳng chứa tia sáng vng góc với mặt phẳng dao động gọi mặt phẳng phân cực Trong Tuamalin có phương đặc biệt gọi quang trục tinh thể (kí hiệu Δ ) Theo phương quang trục, ánh sáng không bị hấp thụ, mà truyền qua hồn tồn cịn theo phương vng góc với quang trục, ánh sáng bị hấp thụ hoàn toàn * Định luật Malus: Khi cho chùm tia sáng tự nhiên truyền qua hai tuamalin có quang trục hợp với góc α cường độ sáng nhận tỉ lệ với cos2α.: I = I1 cos α * Sự phân cực phản xạ, khúc xạ: Khi thay đổi góc tới i mức độ phân cực tia phản xạ tia khúc xạ thay đổi Khi góc tới i thỏa mãn điều kiện: tg iB = n21 tia phản xạ phân cực toàn phần, n21 chiết suất tỉ đối môi trường hai môi trường một, iB gọi góc tới Brewster Tia khúc xạ khơng ánh sáng phân cực tồn phần, i = iB tia khúc xạ bị phân cực mạnh B Sự phân cực lưỡng chiết * Tính lưỡng chiết tinh thể - Hiện tượng chiếu tia sáng đến tinh thể nói chung ta thu hai tia khúc xạ gọi tượng lưỡng chiết Tia tuân theo định luật khúc xạ gọi tia thường Tia thường phân cực tồn phần, có vectơ sáng E vng góc với mặt phẳng tia thường Tia khơng theo định luật khúc xạ gọi tia bất thường Tia bất thường phân cực tồn phần, có vectơ sáng E nằm mặt phẳng Khi ló khỏi tinh thể, hai tia thường tia bất thường khác phương phân cực Đối với tinh thể băng lan ta có: ne ≤ no đó: ve ≥ vo, nghĩa tinh thể băng lan, vận tốc tia bất thường nói chung lớn vận tốc tia thường Tinh thể băng lan, thạch anh, tuamalin tinh thể đơn trục Trong tự nhiên cịn có tinh thể lưỡng trục, tinh thể có hai quang trục theo hai hướng khác Một tia sáng tự nhiên truyền qua tinh thể lưỡng trục bị tách thành hai tia khúc xạ hai tia tia bất thường Sử dụng tinh thể lưỡng chiết để chế tạo kính phân cực Kính phân cực dụng cụ biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực, ví dụ tuamalin, pơlarơit, lăng kính nicol 134 Chương 5: Phân cực ánh sáng * Một số chất lỏng sulfua cácbon, benzôn chịu tác dụng điện trường trở nên bất đẳng hướng mặt quang học (có tính lưỡng chiết) Hiệu ứng gọi hiệu ứng Kerr ứng dụng để chế tạo van quang học * Mặt sóng mơi trường tinh thể đơn trục Mặt sóng thứ cấp ánh sáng thường từ điểm tinh thể thoát mặt cầu Với ánh sáng bất thường, mặt sóng thứ cấp khơng phải mặt cầu Mặt sóng ánh sáng bất thường mặt elip trịn xoay có trục quay song song với quan trục tinh thể * Kính phân cực + Bản Pơlarơit Người ta chế tạo kính phân cực làm xenluylơit, có phủ lớp tinh thể định hướng sunfat-iơt-kinin có tính hấp thụ dị hướng mạnh, gọi pôlarôit Bản pôlarôit dày khoảng 0,1 mm hấp thụ hồn tồn tia thường tạo ánh sáng phân cực toàn phần sau khỏi Bản pôlarôit sử dụng nhiều ngành vận tải + Lăng kính Nicol Lăng kính Nicol khối tinh thể băng lan cắt theo mặt chéo thành hai nửa dán lại với lớp nhựa canađa suốt có chiết suất n= 1,550 cho tia sáng tự truyền qua trở thành ánh sáng phân cực tồn phần có mặt phẳng dao động trùng với mặt phẳng nicơn Ánh sáng phân cực elip phân cực tròn * Ánh sáng phân cực đầu mút vectơ sáng E chuyển động đường elip (hay đường tròn) gọi ánh sáng phân cực elip (hay phân cực trịn) * Chiếu vng góc với mặt trước tinh thể tia sáng phân cực tồn phần có vectơ sáng E hợp với quang trục góc α Tại điểm phía sau đầu mút vectơ sáng tổng hợp chuyển động đường elip xác định phương trình: x y 2 xy + cos Δϕ = sin Δϕ A12 A22 A1 A2 x, y độ dời dao động, A1, A2 biên độ dao động E o E e Hiệu pha tia thường tia bất thường Δϕ = 2π λ ( Lo - Le ) = 2π λ ( no - ne ) d * Bản phần tư bước sóng: tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số lẻ lần phần tư bước sóng: ΔL = (no - ne )d = (2k + 1) λ 135 Chương 5: Phân cực ánh sáng Sau truyền qua , ánh sáng phân cực thẳng bị biến đổi thành ánh sáng phân cực elip dạng tắc phân cực trịn * Bản nửa bước sóng: tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số lẻ lần nửa bước sóng: ΔL = (no - ne )d = (2k + 1) λ Sau truyền qua ánh sáng phân cực thẳng ánh sáng phân cực thẳng, phương dao động quay góc 2α so với trước vào * Bản bước sóng: tinh thể có độ dày d cho hiệu quang lộ tia thường tia bất thường truyền qua số nguyên lần bước sóng: ΔL = (no - ne )d = kλ Sau truyền qua ánh sáng phân cực thẳng giữ nguyên không đổi Lưỡng chiết nhân tạo * Lưỡng chiết biến dạng học: - Hiệu chiết suất n0 – n2 môi trường bị nén bị kéo dãn tia thường tia bất thường tỷ lệ với áp suất P tác dụng lên vật n0 – ne = Cp C hệ số tỷ lệ, phụ thuộc chất vật bước sóng sánh sáng Hiệu pha dao động tia thường tia bất thường là: Δϕ = 2π λ (n0 − ne )d = 2πC p λ d Trong d bề dày vật Bên vật bị nén có điểm chịu áp suất qua điểm đó, ánh sáng bị lưỡng chiết nhau, phương pháp nghiên cứu dựa sở gọi phương pháp quang đàn hồi, * Lưỡng điện trường - Với ánh sáng đơn sắc, hiệu số chiết suất no - ne chất lỏng (chịu tác dụng điện trường) tia thường tia bất thường truyền có độ lớn tỉ lệ với bình phương cường độ điện trường E tác dụng lên chất lỏng: n o − n e = kE với k hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chất chất lỏng Hiệu pha hai dao động tia thường tia bất thường sau qua lớp chất lỏng có bề dày d là: Δϕ = 2π λ (no − ne )d = 2π λ kE d = 2πBE d B = k/λ gọi số Kerr Giá trị B phụ thuộc nhiệt độ chất lỏng bước sóng ánh sáng 136 Chương 5: Phân cực ánh sáng Thời gian để phân tử định hướng theo phương điện trường thời gian để phân tử trở trạng thái chuyển động hỗn loạn vào cỡ 10-10s, ứng dụng để chế tạo van quang học dùng đóng ngắt ánh sáng nhanh khơng có qn tính Sự quay mặt phẳng phân cực Một số tinh thể dung dịch có tác dụng làm quay mặt phẳng phân cực chùm ánh sáng phân cực toàn phần truyền qua chúng Thực nghiệm cho thấy góc quay ϕ mặt phẳng phân cực tỷ lệ thuận với độ dày d tinh thể: ϕ = αd , α hệ số quay, có giá trị phụ thuộc chất nhiệt độ chất rắn quang hoạt bước sóng λ ánh sáng Đối với dung dịch: ϕ = [α] cd , [α] gọi hệ số quay riêng, có giá trị phụ thuộc chất nhiệt độ dung dịch hoạt quang, đồng thời phụ thuộc bước sóng λ ánh sáng Hiện tượng quay mặt phẳng phân cực ứng dụng dụng cụ gọi đường kế để xác định nồng độ đường dung dịch III CÂU HỎI LÍ THUYẾT Hiện tượng phân cực chứng tỏ chất ánh sáng? Ánh sáng sóng ngang hay sóng dọc? Giải thích ? Phân biệt ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực toàn phần, ánh sáng phân cực phần, ánh sáng phân elip.cực (tròn) Thiết lập, phát biểu viết biểu thức định luật Malus phân cực ánh sáng Trình bày phân cực phản xạ, khúc xạ Trình bày phân cực lưỡng chiết Trình bày ác loại kính phân cực? pơlarơit làm giảm thiểu độ chói nào? Định nghĩa ánh sáng phân cực elip, phân cực trịn Trình bày cách tạo ánh sáng phân cực elip Xét trường hợp bề dày phần tư bước sóng, nửa bước sóng bước sóng Trình bày tính lưỡng chiết tinh thể biến dạng điện trường Trình bày hiệu ứng Kerr Nêu giống khác hai tia thường bất thường qua tinh thể băng lan 10 Nêu ứng dụng tượng quay mặt phẳng phân cực 137 Chương 5: Phân cực ánh sáng IV BÀI TẬP Thí dụ 1: Hỏi góc nghiêng mặt trời so với chân trời phải để tia sáng mặt trời phản chiếu mặt hồ bị phân cực toàn phần Biết chiết suất nước hồ n = 1,33 Bài giải: Theo định luật Brewster, muốn tia sáng phản chiếu bị phân cực tồn phần góc tới phải góc tới Brewster, xác định công thức: tgi B = n = 1,33 → i B = 530 5′ Do góc nghiêng mặt trời so với đường chân trời: α = 900 − i B = 36055′ Thí dụ 2: Cho chùm tia sáng phân cực thẳng có bước sóng chân khơng λ0 = 0,589μm chiếu vng góc với quang trục tinh thể băng lan Chiết suất tinh thể băng lan tia thường tia bất thường n0 = 1,658 ne = 1,488 Xác định bước sóng tia thường tia bất thường Bài giải: Bước sóng λ ánh sáng truyền mơi trường có chiết suất n liên hệ với bước sóng λ0 λ ánh sáng chân khơng: λ = n Bước sóng tia thường tinh thể băng lan: λt = λ0 n0 = 0,589 = 0,355μm 1,658 λ Bước sóng tia bất thường tinh thể băng lan: λ bt = = 0,396μm ne Thí dụ 3: Một nửa bước sóng có độ dày nhỏ dmin = 1,732μm Cho biết chiết suất tia thường tia bất thường n0 = 1,658 ne = 1,488 Xác định bước sóng ánh sáng truyền tới Bài giải: Độ dày d nửa bước sóng thoả mãn điều kiện: λ ΔL = (n0 − ne ).d = (2k + 1) , k = 0,1, 2, 3, Bản nửa bước sóng có độ dày nhỏ k = Vậy d = λ 2(n0 − ne ) = 1,732 μm Suy ra: λ = 2.d (n0 − ne ) = 0,589 μm 138 Chương 5: Phân cực ánh sáng Bài tập tự giải Cho biết ánh sáng truyền từ chất có chiết suất n ngồi khơng khí xảy tượng phản xạ toàn phần ánh sáng ứng với góc giới hạn igh = 450 Xác định góc tới Brewster chất này, mơi trường chứa tia tới khơng khí Ánh sáng tự nhiên truyền từ khơng khí tới chiếu vào thuỷ tinh Cho biết ánh sáng phản xạ bị phân cực toàn phần góc khúc xạ r = 330 Xác định chiết suất thuỷ tinh Xác định góc tới Brewster mặt thuỷ tinh có chiết suất n1 = 1,57 môi trường ánh sáng tới là: a Khơng khí b Nước có chiết suất n2 = 4/3 Một chùm tia sáng sau truyền qua chất lỏng đựng bình thuỷ tinh, phản xạ đáy bình Tia phản xạ bị phân cực tồn phần góc tới đáy bình 42 37 ′ , chiết suất bình thuỷ tinh n = 1,5 Tính: a Chiết suất chất lỏng b Góc tới đáy bình để chùm tia phản xạ phản xạ tồn phần Cho chùm tia sáng tự nhiên chiếu vào mặt thuỷ tinh nhúng chất lỏng Chiết suất thuỷ tinh n1 = 1,5 Cho biết chùm tia phản xạ mặt thuỷ tinh bị phân cực toàn phần tia phản xạ hợp với tia tới góc ϕ = 97 Xác định chiết suất n2 chất lỏng Ánh sáng phản chiếu mặt thủy tinh đặt khơng khí bị phân cực hồn tồn góc khúc xạ γ= 300.Tìm chiết suất loại thủy tinh Chiếu chùm ánh sáng tự nhiên lên mặt thủy tinh nhẵn bóng, nhúng chất lỏng Tia phản xạ (trên mặt thủy tinh) hợp với tia tới góc φ= 970, bị phân cực toàn phần Xác định chiết suất chất lỏng, cho ntt =1,5 Một chùm tia sáng tự nhiên sau truyền qua cặp kính phân cực kính phân tích, cường độ sáng giảm lần; coi phần ánh sáng bị hấp thụ không đáng kể Hãy xác định góc hợp tiết diện hai kính Mặt phẳng (mặt phẳng dao động) hai lăng kính ni-cơn N1 N2 hợp với góc α = 600 Hỏi a Cường độ ánh sáng giảm lần sau qua ni-côn N1 b Cường độ ánh sáng giảm lần sau qua hai ni-cơn Biết rằng, truyền qua lăng kính ni-cơn, ánh sáng bị phản xạ hấp thụ k = 5% 10 Một thạch anh cắt song song với quang trục có độ dày d = 1mm Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6μm vng góc với mặt Tính hiệu quang lộ hiệu pha 139 Chương 5: Phân cực ánh sáng tia thường tia bất thường truyền qua thạch anh, biết chiết suất tia thường tia bất thường n0 = 1,544, ne = 1,535 11 Một chùm tia sáng phân cực thẳng (có bước sóng chân khơng λ = 0,589 μm) rọi thẳng góc với quang trục tinh thể băng lan Chiết suất tinh thể băng lan tia thường tia bất thường n0 = 1,658 ne = 1,488 Tìm bước sóng tia thường tia bất thường tinh thể 12 Tìm bề dày nhỏ 1/4 bước sóng chiết suất tia thườngvà tia bất thường n0 = 1,658 ne = 1,488, bước sóng ánh sáng λ = 0,545 μm 13 Cho biết ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,545μm chiết suất phần tư bước sóng tia thường tia bất thường truyền có giá trị n0 = 1,658 ne = 1,488 Hỏi phần tư bước sóng có độ dày nhỏ bao nhiêu? 14 Một thạch anh cắt song song với quang trục với độ dày khơng vượt q 0,5mm Xác định độ dày lớn thạch anh để chùm ánh sáng phân cực phân cực thẳng có bước sóng λ = 0,589μm sau truyền qua thoả mãn điều kiện sau: a Mặt phẳng phân cực bị quay góc b Trở thành ánh sáng phân cực tròn Cho biết hiệu số chiết suất tia thường tia bất thường thạch anh ne – n0 = 0,009 15 Một tinh thể cắt song song với quang trục có bề dày d = 0,25 μm dùng làm 1/4 bước sóng (đối với bước sóng λ = 0,530 μm) Hỏi, bước sóng ánh sáng vùng quang phổ thấy được, 1/4 bước sóng? Coi bước sóng vùng khả kiến (λ = 0,4 μm ÷ 0,7 μm), hiệu chiết suất tinh thể tia bất thường tia thường, bằng: n0 – ne =0,009 16 Một thạch anh cắt song song với quang trục đặt vào hai ni-côn bắt chéo cho quang trục hợp với mặt phẳng ni-cơn góc α = 450 Tìm bề dày nhỏ để ánh sáng bước sóng λ1 = 0,643 μm có cường độ sóng cực đại, cịn ánh sáng bước sóng λ2 = 0,564 μm có cường độ sáng cực tiểu, sau chúng truyền qua hệ thống hai ni-côn Coi hiệu suất thạch anh tia bất thường tia thường ứng với hai bước sóng n0 – ne =0,009 17 Giữa hai kính nicơn song song người ta đặt thạch anh có mặt vng góc với quang trục Khi thạch anh có độ dày d1 = 2mm mặt phẳng phân cực ánh sáng đơn sắc truyền qua bị quay góc φ1 = 530 Xác định độ dày d2 thạch anh để ánh sáng đơn sắc khơng truyền qua kính nicơn phân tích 140