Chương 3 Phân cực ánh sáng

 Năm 1669, nhà toán học, vật lý học người Đan Mạch Erasmus Bartholinus nghiên cứu hiện tượng trên60 trang mô tả đầy đủ về hiện tượng nhân đôi hình ảnh, thực hiện các thí nghiệm và cho

BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG

1

CHƯƠNG III: PHÂN CỰC

ÁNH SÁNG

KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

Cô Nguyễn Thị Hảo

• Nguyên nhân : do ánh sáng (sóng điện từ) tương tác với môi trường vật chất.

• Có nhiều phương pháp làm phân cực ánh sáng:

– Phản xạ (Reflection) – Khúc xạ (Refraction) – Sự truyền qua (Transmission) – Tán xạ (Scattering)

I SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TÓM TẮT LÍ TUYẾT

 Được nghiên cứu từ năm 1669

 Các thủy thủ sau chuyến đi đến Iceland, khi quay về Copenhagen đã đem theo các tinh thể trong suốt và xinh đẹp, có những đặc tính lý thú: hình ảnh của một vật khi được nhìn qua những tinh thể này sẽ được nhân đôi

 Năm 1669, nhà toán học, vật lý học người Đan Mạch Erasmus Bartholinus nghiên cứu hiện tượng trên60 trang

mô tả đầy đủ về hiện tượng nhân đôi hình ảnh, thực hiện các thí nghiệm và cho xuất bản một tập khảo cứu dày nh của một vật khi nhìn vật qua tinh thể

 Tài liệu khoa học đầu tiên về vấn đề phân cực.

II TÓM TẮT LỊCH SỬ

Etienne Louis Malus

1809

Dominique Fancois Jean Arago

(1786 – 1858)

Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827)

Huyghens

Ánh sáng là một loại sóng điện từ

+ Chỉ có phần điện trường biến thiên gây cho mắt cảm giác sáng +Dao động của vector cường độ điện trường gọi là dao động sáng.

( , , )ur ur rB E v

Hợp thành tam diện thuận

III ÁNH SÁNG TỰ NHIÊNÁnh sáng tự nhiên được xem là một tập hợp của vô số ánh sáng phân cực thẳng

Ánh sáng tự nhiên có vector cường độ điện trường dao động đều đặn theo mọi phương vuông góc với tia sáng

IV ÁNH SÁNG PHÂN CỰC

2 Ánh sáng phân cực

 Phân cực thẳng (phân cực toàn phần): các vector cường độ điện trường dao

động cùng phương tại mọi điểm

 Ánh sáng phân cực một phần: là ánh sáng có vector cường độ điện trường

dao động theo nhiều phương, nhưng độ mạnh yếu của dao động giữa các phương là khác nhau

CHỦ ĐỀ 1 7

• PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ

Chủ đề 1

'

B

n tgi

n

=

8

Ánh sáng từ môi trường có chiết suất n phản xạ trên môi trường có chiết suất n’ → tia phản xạ là ánh sáng phân cực hoàn toàn

Khi góc tới là góc Brewster thì tia phản xạ và tia khúc xạ

vuông góc nhau

Lưu ý:

+ Sóng phản xạ và sóng khúc xạ có thể không

bị phân cực, phân cực một phần hoặc là phân cực toàn phần, nó phụ thuộc vào góc tới của sóng ánh sáng

+ Khi góc tới bằng 0 hoặc bằng 90o : sóng ánh sáng không bị phân cực

+ Khi tổng góc tới và góc khúc xạ bằng 90o : sóng phản xạ phân cực toàn phần, sóng khúc

xạ phân cực một phần

+ Các trường hợp khác: cả hai sóng khúc xạ và phản xạ đều phân cực một phần

+ Sóng khúc xạ không bao giờ bị phân cực toàn phần

• PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ

Chủ đề 1

• PHÂN CỰC DO KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG DỊ HƯỚNG (Hiện tượng lưỡng chiết)

CHỦ ĐỀ 2

 Môi trường dị hướng là môi trường mà ánh sáng truyền qua theo các hướng khác nhau thì có tính chất khác nhau

 Tổng quát: khi chiếu ánh sáng vào một môi trường dị hướng ta có 2 tia khúc xạ:

+ Tia khúc xạ Ro tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng gọi là tia thường.

+ Tia khúc xạ Re không tuân theo định luật khúc xạ

ánh sáng là tia bất thường

 Hiện tượng lưỡng chiết :

 Nguyên nhân: do tương tác giữa sóng điện

từ và môi trường dị hướng Một tia sáng truyền qua tinh thể thì trở thành hai tia phân biệt

 Kết quả: có hai ảnh của cùng một vật

Tinh thể thạch anh (SiO2) Tinh thể dươngvo > ve (no < ne

Tinh thể đá băng lan (CaCO3 )

Tinh thể âm vo < ve (no > ne)

Tia sáng tới bị tách thành 2 tia khi truyền qua môi trường bất đẳng hướng Chất lưỡng chiết (tinh thể) có hai giá trị chiết suất khác nhau

Chiết suất của tia thường không thay đổi với mọi phương sóng tới.

Chiết suất của tia bất thường phụ thuộc vào phương truyền sóng.

 Quang trục nghiêng một góc nào đó so với mặt tinh thể:

- Tia sáng đi qua tinh thể bị tách thành hai tia

- Tia dị thườngkhông vuông góc với mặt sóng của nó

 Quang trục và chùm sáng cùng vuông góc với mặt tinh thể:

- Tia sáng qua tinh thể không bị tách thành hai tia

- Tia thườngvà tia dị thườngtrùng nhau và có cùng vận tốc

 Trục quang học song song với mặt tinh thể, chùm sáng vuông góc với mặt đó:

- Tia sáng đi qua tinh thể bị tách thành hai tia

- Tia thườngvà tia dị thườngtrùng nhau nhưng có vận tốc khác nhau

BỀ MẶT SÓNG THƯỜNG – BỀ MẶT SÓNG BẤT THƯỜNG

• Quang trục: những phương đặc biệt trong tinh thể mà ánh sáng khi truyền theo phương này thì giống như khi truyền trong môi trường đẳng hướng

 Nguyên tắc: Thực hiện tuần tự các bước sau:

 Vẽ tất cả các bề mặt sóng của môi trường tới và khúc xạ

 Kéo dài tia tới cắt bề mặt sóng thường của nó tại Tt

 Từ Tt kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng

 Tiếp tuyết cắt bề mặt ngăn cách 2 môi trường tại N

 Từ N kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng của môi trường khúc xạ, tiếp điểm Tk

 Nối I với Tk ta có tia khúc xạ

Cách vẽ Huyghens

Không khí

Nước

S

I

R

N

Tt

Tk

v c

Không khí

Nước

S

Tt

v c

Không khí Nước

S

I

Tt

v c

Không khí

Nước

S

I v

c

1 Vẽ tất cả các bề mặt sóng của

môi trường tới và khúc xạ 2 Kéo dài tia tới cắt bề mặt sóng thường của nó tại Tt

3 Từ Tt kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng

tới Tiếp tuyết cắt bề mặt ngăn cách 2

môi trường tại N

4 Từ N kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng của môi trường khúc xạ, tiếp điểm Tk Nối I với Tk ta có tia khúc xạ

1 KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG ĐẲNG HƯỚNG

2 KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG DỊ HƯỚNG

Tinh thể đơn trục và tinh thể vô định hình có thể làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng phân cực.

• PHÂN CỰC QUAY

CHỦ ĐỀ 4

Định luật Biot:

Video – TRIỀN QUANG KẾ

Đèn hơi Natri phát ra ánh sáng đơn sắc

Nicol phân cực P biến ánh sáng tự

nhiên → ánh sáng phân cực thẳng

Bản nửa sóng L chắn nửa thị

trường

Ống T đựng dung dịch triền quang

Nicol phân tích A có thể quay xung quanh phương truyền của tia sáng (trên có vành chi độ)