Yn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO aN PAI HOC SU PHAM TP.HO CHi MINH
} KHOA VAT LY 1
HS Ƒ—`——
PHAN CUC DO PHAN XA
Trang 2
““¿Ä« săx tất «oÁ¿¿£ GVHD : TRẤN VĂN TẤN
cờt cám ow
“haxg suất thi gian hee tape ud rin luyén mitt mat & gidng
duting Dai Wace da gift cho em tich luy duwe mat vn hin thie va
uhing hi ning su pham cin thikt che cing the gidng day Vay la
that, nhiing hitu biét truyén dat lai cha cde thé hé hac sink da dan trt thank hién thee
Vsi nhiing gi ca duwe ugay him nay, db chink la uhe cing las
day dé céa thay c4 Chink Thay @a da truyén dat cha em nhiing
hién thie, by nang va nhing kink ughiim guy bdo gifs em tu tin hax trang vad tra mdi tiép bute su nghii~e thing liéng cas cd cia thay ca Dé la dự nghiéfe trang ugubi Cing tas day dé dé khang gi din dip
được, em chi mang guy thay ch nhan noi em ling chan thank biét ox “Trutee tién em rin chin rin chan thank gdi lai cảm đt đến guy Ban, guy Thay cb trong “Tratng Dat Wee Su Pham dae biét la guy thay cá trong hhoa vat ly da tae ditu hitn thudn lei cing nha chi
day tan tink em trang sual gud trink hac tafe ciing nhi trong thai
gian thie hitn ludn vdn nay
Tit din em rin chin thank cam om thay “Tran Van Tain da tan tink hutng dan, 9tifp dé em hodn thank tất ludu vdn nag
cing nha trong gud trinh thee hién ludn udn
Sish uién 257/75/72
Trang 3
Ladin ven cất GVHD : TRAN VAN TAN
Poi Nei Deu
Vatly¥ hoe 1a | trong những môn khoa học mà chúng ta có học đến suốt
đữi cũng không thể nào biết hết, hiểu hết được Thể giới vật lý muốn hình
muốn vẽ Nó như l bức tranh mở ra trước mắt con người những sự vật hiện tfdn# tuy rất gắn gủi quen thuộc nhưng lại chứa những bí ân luôn thỏi thúc von ngudi tim tòi và nghiên cứu
Trong vật lý có nhiều lĩnh vực như : cơ, nhiệt, điện quang mỗi lĩnh
vực nghiên cứu những vấn để khác nhau và đều thể hiện cái hay riêng mà khi đi xâu tìm hiểu vẻ chúng, ta sẽ hiểu rõ hơn bản chất của từng sư vật hiện
tướng hiểu rõ hơn bản chất của từng sự vật, hiện tương, hiểu rõ những vấn đề
mà trước đây ta luôn đất câu hỏi tai sao va tai sao ? và thấy được những ứng
dụng rất quan trọng của chúng trong đời sống cũng như trong kỹ thuật Tât cả
những lĩnh vực trền em đều mong muốn đi sâu và tìm hiểu để làm giau them
von kiến thức của mình
Tuy nhiên trong điều kiện cho phép em đã chọn Quang học với “hiện tướng phân cực ánh sáng do phản xạ và hiện tượng phân cực màu” để làm dé tài nghiên cứu và để hoàn thành khóa học của mình
Thực tế, Quang học là môn học có mục đích khảo sát bản chất và sự
truyền ánh sáng qua môi trường Tuy nhiên trong phần quang hình học chúng
ta chỉ mới biết đến quy luật truyền của chùm tỉa sáng cho các môi trường còn hản chất ánh sáng chưa được chú trọng tới
Ta thấy với các diéu kiện chung cho mọi sóng, trong miền đồng chất của hai chùm tỉa sáng có xảy ra hiện tượng giao thoa, nhiều xạ Khi nghiên cứu hiện tương giao thoa ta thấy ánh sáng có bản chất sóng, rồi đến hiện tương nhiều xạ cho tạ thấy rõ hơn hản chất sóng của ánh sáng Tuy vậy hiện tfdng giao thoa và nhiều xạ chỉ cho ta thấy bản chất sóng cầu ánh sáng nhưng không xác định được sóng là sóng dọc hay sóng ngang
Trong giới hạn của để tài cm chỉ trình bày phần lý thuyết vẻ hiện tượng
phân cực ánh sáng do phản xa và hiện tượng phần cực màu gắm các phắn
"Hư:
Trang 4
Ludn wdn tit ~24c2, GVHD ; TRAN VAN TẤN
Phan |: Hién wing phan cue Anh sang do phan xa
[: Thi nghiệm Malus
Il: Thi nghiem, dinh luat Brewster
Ill: Khảo sát lý thuyết về sự phân cực do phan xa, V: Đỏ phan cue Phan I: Hiện tượng phan cue mau = ứng dung của hiền tượng phân cực mâu |: Nicol I[: Bản tỉnh thể Ill: Khái niệm vẻ sự truyền ánh sắng qua nicol phan cực- tính thé - nicol phân tích
IV : Lý thuyết về sư truyền ánh sáng qua hệ thống nicol phản
cựức — tỉnh the — nicol phân tích,
V: Hiện tượng phân cực màu
VỊ : Khảo sát quang phổ trong hiện tượng phân cực màu Vil: Ung dung của hiện tương phân cực màu
Mặc dù có rất nhiều cố gắng nhưng do khả năng và thời gian hạn chế nên luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ hảo, góp ý của quý thầy cô cũng như của các bạn
Trang 5
«4x sáx tất x24⁄2“ GVHD : TRẤN VĂN TẤN PHU LUG PHAN I HIỆN TUGNG PHAN CUC ANH SANG DO PHAN XA [-Thí nghiệm MALL'S I-IDụng cụ thí nghiệm 2-Tién hành thí nghiêm
3-Gidl thich thí nghiệm
[I-Thí nghiệm va dinh luat Brewster | -Thí nghiệm định luật Brewster
2-Giải thích thí nghiệm
3-Định luật Rrewstcr
Trang 6“%4 «ả~ cất «24c, GVHD : TRAN VAN TAN
PHAN II
HIEN TUGNG PHAN CUC MAU UNG DUNG CUA HIEN TUONG PHAN CUC MAU 1 Nicol II Bản tỉnh thể II Khái niệm về sự truyền ánh sáng qua hệ thống nicol phân cức - tỉnh thể — nicol phân tích [V Lý thuyết về sự truyền ánh sáng qua hệ thông nicol phân cực - bản tỉnh thể — nicol phân tích, V Hiện tượng phân cực màu |, Ban mong a BO trí dung cụ b Khảo sát hiện tượng 2 Hắn dày 3, Cách nhận biết màu của hiện tượng phân cực màu dưa vào hiệu quang lộ
VI-Khảo sát quang phổ trong hiện tượng phân cực màu Vil-Ung dung của hiện tượng phân cực màu kết luận chung
Trang 7
““.ăux win tht GVHD : TRAN VAN TAN
PHANI
HIE N TUGNG PHAN CUC ANH SANG DO PHAN XA |-Thi nghiém MALUS:
Đây là thí nghiệm do ông Malus thực hiện vào đầu thế kỷ XIX để kháo sát hiện tượng phân cực của ánh sáng /-Dung cụ thí nghiêm: -Cưởng phẳng M;, M; mật sau của gương được bôi đen để khử tia phản xã -Man anh M 2-1 iế! i : Bổ trí thí nghiệm như hình vẻ: v Ad
-Chiểu tới gương M; chùm tia sáng tự nhiên SE dưới góc tới I=57” Bỏ gương M; đặt màn M hướng tỉa phản xạ l1
- Quang gương M;, Xung quang tỉa tới SE với góc tới l= 57” không đổi thì ta thấy cường đơ tia phản xạ LÍ không thay đổi Điều đó lại chứng tỏ rằng tia tới SI chính là ánh sáng tự nhiên
-Đặt gương M› hứng chùm tía phản xạ l1 từ gương M; và cũng dưới góc
tới I=57” tỉa phản xa cuối cùng (JR) được hứng trên M
-Bay gời giữ gương M; cố định, quay gương M; xung quang tia tới II
dưới góc tới i=57” không đổi ta thấy cướng độ tia phan xa JR thay đổi trai qua những qua những cực đại, cực tiểu, cực tiểu triệt tiêu
Cu thể:
+ Khi 2 mặt phẳng tới (ứng với 2 gương) là : (SH) và ( [JR) song song
với nhau thì đởng độ chùm tia phan xa JR cực đại ứng với 2 vị tri Ay Ay trên
man M
Trang 8
“đkâx uăx tất xeÁ¿¿£ GVHD : TRAN VAN TAN
+Khi 2 mái phẳng tới của gương thẳng góc với nhau thì cudng d6 cim
tra phản xạ triỆt tiêu ứng với 2 vị trí ÀA›, A; trên màn
-Nếu quay M› xung quang tỉa tới LÍ dưới góc tới i=57” thì tại A:.A; cường đô của tia phản xạ !R chỉ cực tiểu ( tốt nhât) chứ không triệt tiẻu
Như vậy ta thấy cướng độ tia phản xa cuối cùng JR phụ thuốc vào góc Œ #1d các #ương
3-Giải thích thí nghiệm:
Chùm tia SE là chùm tia sáng tự nhiên nên chân động sáng có tính đói
xứng theo tất cá các phương thẳng góc với SI Vì vậy khi quay gương M, xung
quang SỈ với góc tới i=57” thì sự quang này không thay đổi cướng đô sáng của
tra LÍ
Sau khi phản xạ trên gương MỊ ánh sáng L1 không còn tính đổi xứng như chùm tia SE nữa mà là ánh sáng phân cực thẳng
[3o đó khi quang gương Ms xung quanh tia lJ với góc tới t=ŠS7” không đôi thì sự quang này có ảnh hưởng đến cường độ sáng của tia phan xa IR
Cưởng độ sáng của tia phản xạ !R thay đổi là do vectơ chấn động sáng của tia tới 1! không đồi xứng Nên gương M: xung quang ta tới lÌ sẽ có các vị trí M›
để ánh sáng phản xạ có cướng độ cực đại và cũng có những vị trí khác của M.deé ánh sáng phản xạ này triệt tiêu
Nếu chiếu chùm tỉa tới SI tới gương M; dưới góc tới ¡ # 57" thì chùm tia
phản xạ HI là ánh sáng phân cực I phần ( phân cực clíp) Do đó khi quang
gương M;› xung quang tia tới LÍ sẽ có các phương cho ánh sáng phản xạ 1R có cưng đô cực đại và có các phương để ánh sáng phản xạ !R có cướng độ cực
tiểu thôi chứ không triệt tiêu ( vì đối với ánh sáng phân cực 1 phần ta có sự ưu
đãi hơn kém giữa các phương chẩn đông và không có phương chấn đông nào
bị khử hoàn toàn)
Ta thấy về phương diện cấu tạo gương Mì và M:› giống hệt nhau nhưng
chúng chỉ khác nhau về nhiệm vụ:
+Gương M; : có nhiệm vụ biến đổi ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng
phản cực nén được gọi là kính phân cực
+Gương M;Có nhiệm vụ cho biết ánh sáng tới là ánh sáng phận cực
nén gọi là kính phân cực
Như vậy ta thấy rằng với thí nghiệm Malus này ta xét góc tới có giá trị =57” và khi ¡ = 57” ta có kết quả khác hẳn
Vậy để hiệu tại sao ta sử dụng giá trị như vậy khi ta xét định luật sau gọi là định luat Brewster
Trang 9
Ludn vin tht ughitp — — GVHD : TRAN VAN TAN |-fƒ HÍ NGHIÊM VÀ ĐỊVH LUẬT BRCWSTLR !-Thí nghiêm định ludt BRCWSTE J
Chiếu 1 chùm tia sắng tự nhiên SE vào mặt phân cách hai chất điện môi Một phần ánh sáng sé bi phan xạ phần còn lai khúc xa vào môi trường
thứ 2
Để khảo sát sự phân cực tia phản xạ và tia khúc xạ tà đặt một máy
phân tích T: ( chẳng hạn là bản Tuamalin) trên đường truyền của chúng khi quay T› xung quanh tia sáng ta thấy cường độ các chùm ánh sáng phản xạ và khúc xạ tăng giảm | cach wan hoàn
Đối với tia phản xạ cường độ ánh sáng đạt đến giá trị cực tiểu nhưng khác O khi mặt phẳng chứa trục quang học của bản T; và tia phản xa song song với mặt phẳng tới trên phân cách và đạt giá trị cực đại khi từ vị trí đó ta
quay bản T› một góc 90”
Như vậy nói chung tia phản xạ và tia khúc xạ là những ta phân cực |
phần Nghĩa là Vectd điện trường dao động ưu tiên theo một phương trong
mãt phẳng vuông góc tia sắng
Bây giờ ta thay đổi độ nghiêng của chùm tia tới mặt phân cách từ 0” -> 9U” ta sẽ tìm được | vi tri 6 d6 tia phan xa IR bị bản T› làm tất hòan toàn khi đó tia [R là tia phân cực thẳng suy ra tia phan xa là tia phân cực hoàn toàn và khi đó ông Brcwstcr nhận thấy rằng khi đó góc tới tgiạ = nạị
Thí nghiệm cũng chứng tỏ khi ủa phản xạ phân cức hoàn toàn thì độ
phân cực của tia khúc xạ cũng đạt đến giá trị cực đại nhưng tia khúc xã vẫn là lia phan cue | phẩn „ vcctơ điện trường E dao động ứu tiên trong mặt phẳng
tới, Muôn cho chùm tia khúc xạ phân cực hòan toàn ta phải cho nó đi quá Í loạt các bản điện môi liên tiếp Nếu tia tới thỏa mãn góc tới Brcwstcr và Ha
Trang 10
Ludn vin tit ughiip GVHD : TRAN VAN TAN
khúc xạ đi qua từ 8->10 điện môi thì khi đó tia khúc xạ thực tế là tía phân cực
hoàn toàn,
Vectơ điện trường E trong ánh sáng phản xạ và khúc xa dao đồng theo 3 phương vuông góc nhau nên cường độ chùm tia khúc xạ và phản xa hằng
nhau và bằng một nửa cường độ của chùm tỉa tới (nếu bỏ qua sự hấp thụ của
điện môi
2-Gidi thich thí nghiệm
Ta biểu diễn dao động của vectơ điện trường E trong ánh sắng tự
nhiên tới mặt phân cách 2 môi trường bằng tập hợp hai thành phân vuông góc
với nhau là :
+Thành phân Eo: nim trong mat phẳng tới
+Thanh phin En vudng gée vii mat phang ti
Khi sóng tới tuyển tới điểm I, tại điểm l có sự tương tác ánh sắng tới
với môi trường, làm cho các nguyên tử của môi trường dao động và phát ra sóng thứ cấp Các sóng thứ cấp này giao thoa với nhau cho ta tia phần xạ và tỉa khúc xạ
Dua theo gudng của các thành phần Eo va Eo: của sóng tới Ta có thể
xác định phương của các thành phần tương ứng trong sóng phản xạ và khúc xa
Trong sóng phản xa và khúc xạ các thành phần vuông góc với mặt phẳng tới là E,, va Ex tương ứng song song với Eo của sóng tới
Trang 11
“4x sả» tất «g4c¿£ GVHD : TRAN VAN TAN
Nhưng trong sóng khúc xạ thành phần E>: cũng nim trong ti và không song song với Ea: của tỉa tới
Để tìm thành phần thứ 2 của Vectơ điện trường ( nằm trong mặt phẳng
tới! của ánh sáng phản xa thì ta phân tích E›: thành 2 thành phần nằm trong
mãi phẳng tới đó là:
+ E,, Vuông góc với tia phản xạ
+E Nam doc theo tia phan xa
Bởi vì ánh sáng có tính chất là sóng ngang, nên wong anh sing phan xa
chỉ tổn tai thành phần E’,,
Điều đó cho thấy các thành phần vuông góc với nhau là E¡; vàE', của
vecvtd điện trường trong ánh sáng phán xa không tương đương nhau,
Phương dao động ưu tiên trùng với Eii Do đó tỉa phán xu là ta phan
cue | phan có phương dao đông uu tiên vuông góc với mặt phẳng tới
Còn nều tia tới đến mat phân cách dưới góc tới sao cho tia phan xa và tỉa khúc xạ vuông góc nhau tức là tỉa phản xạ truyền dọc theo vecld E‹›
vuông góc với tia khúc xạ Thì dao động trong ta phản xạ chỉ xảy ra theo phương Ey, va trong trường hợp này ánh sáng phản xạ là ánh sáng phản cực thẳng đạo động của nó xảy ra vuông góc với mặt phẳng tới * * ' ‘ * š ‘ ‘ ‘ ‘ 3-Đình luật lirewster
Trong hiện trượng phân cue anh snag do phan Xa tia phan xa là ánh sáng nhân cức hoàn toàn khi góc tới thoả mãn điều kiện
Tgip = _
n,
ny: Chi€t suadt mdi trường tới no: Chiết suất môi trường khúc xạ
Trang 12
Luan vdn cất «2Ác¿£ GVHD : TRẤN VĂN TẤN
Xét sóng điện từ phân cực thẳng đi môi mãt phân cách 2 môi trường có
chiết suât n và ñn' ( giả sử n` >n)
ề en M
Khi sóng truyền tới mặt phân cách thì một phần ánh sáng phản xạ trở lại môi trường củ, phần côn lại khúc xa qua môi trường thứ hai
Vậy thì các Vectơ điện trường, từ trường của sóng tới, sóng phán xa, khúc xạ có mối liện hệ với nhau như thế nào tai mặt phân cách của hai môi trường Thì Ta phải đi tìm điều kiện của chúng
1) Y E
tú CÓ ; ai han 8B (1) et
biém quan sat la | wén mat phân cach a, ta lay | mat § gidi han bdi
Trang 13Lun œả« tất nghtip GVHD : TRAN VAN TAN
Sh ara ta So 3B |
Vì B lên tuc và giới nội trên mặt Š nên ve phai bing - š S
ms
ling nay tietucu khi An — 0
Dodo taco: | rotEds =)
Ap dung dinh ly Stockes :
fEdl=[ E,di+/ E,di+[ E dl =0 (2)
khi Vì 9 0 = Ly 0 suy ra E dl=0 Lido chiểu 1 được chọn sao cho (N,n.t) hợp thanh | tam diện thuận Khi đó: [ E,dl=-Í Ezdl=-EjL [ E.dl=[ Ej dl=E3L Từ (2) ta có :- E,L+E;L=0 (E;, -E,)L=0
Khi L > 0 S co về điểm I, thì 2 thành phần E;, E¿, tiến tới gidi han
Kx Ky lấy tại điểm [ và ta có :
E>, =F), (3)
Chứng tỏ thành phần tiếp tuyến của vec tơ điện trường biến thiên liên tục khi qua một phân cách của 2 môi trường
Bay giờ ta xét sự phản xạ và khúc xạ sóng điện từ trên mặt phân cách
hai môi trường
Sóng điện từ tuyến từ môi trường l sang môi trường 2
Trang 14Luin sả» cất nghiip GVHD : TRAN VAN TAN
3)Điểu kiện biền của vectơ từ trường H :
Ta cũng lây một mật S giới hạn bởi chủ tuyến ( L) là một hình chữ nhật
đặt vuông góc với mắt phân cách 2 mồi trường bao quanh điểm | ta đang xét wiêng như phần tìm điều kiện của E Từ phương trình : rotH = J + = Lay tich phan theo mat S [ rotHds = [0 Jds+ [ Ou Vì D Biến thiển liên tuc trên mặt S nên | ee apa aD | S + O0khi An > 0 R A},
Con i, Jds sẽ tiến đến 0 nếu như chỉ có phân hố dòng S khối ở hai môi
trường không có dòng +' mặt trên mật phân cách — —-e Do dé | rotHds = Ap dung dinh ly Stokes : [ rotHds = fHdi = [ƒH.dl + [H:dl + fH di Ls Li L3 | đo< Tương tư như trên ta có (H:, -H, L=0 Khi qua giới hạn L > 0 thì H.,,H,, sẽ tiến tới giới hạn H, H,, lấy tại điểm Ì tạ có: H,-H,=0 H+ = Hụ (5)
Vay: thanh phan tiép tuyển của vcctd cường độ từ trường biến thiên
liện tục qua mãt phân cách của 2 môi trường trong trường hợp không có dòng
điện mật rên mãi phân cách ấy
Trang 15
“%4 «4x £ất ughiip GVHD : TRAN VAN TAN — Ta cũng gọi H,.H',.H lần lượt là cường đô từ trường của sóng tới sóng phản xạ, sóng khúc xạ Theo (5) ta c6 : Hy, + Hy, = Hy (6) 3/Khao sat: a Xét tường hợp |:
Vectơ điện E của sóng tới nằm trong mãt phẳng tới
Ta gọi các góc ¡ ¡' r lần lượt là góc tới, góc phản xa, góc khúc xạ ¥ + Hụ, II; i, Từ ( 4) ta có: Ej, cosĩ = E`¡ cosi` = Ea/coSE., Viter
E,, cosi — E* |, cosi = Eycosr (7)
Trong trường hợp này thì vectơ H vuông góc với mặt phẳng tới nền
thành phân tiếp tuyến t của H cũng chính là thành phân chiếu lên trục** cửa
IZ của H Áp dụng điểu kiện biên ta có
Hị + H'¡.= Hy (8)
Mặt khác, theo lý thuyết sóng điện từ ta có:
Hụạ= cn ° H’;, (fe, ° H», — a
Vu Ll
Véie va poe’ va uw! lan luot la hing sé dién mdi va d6 từ thẩm của môi
trưởng | và môi trường 2
Ngoài ra chiết suất của một môi trường là
Trang 17
Luan œảx rất «oÁ‹¿£ GVHD : TRAN VAN TAN 3Ì: 2sin( + r)cos(1~— r) E <u> — “" — 2sHIFCOS I sT- DƯ <SIIFCOSI - ° Eụ (lt) Si sinti + F)COS(1—T) Tương tư : sini = cosr \_ 2h), = a Jes sinr cost _ sinicost—sinreosr 2 = ¬————— Ea SIN FCOS | | Sin2! - sin2r 7 ee =“ fi em sở 2wInrcos1 2." 2sin(i= r)cos(i+r) k Ee ———" EÀ 2sinrcosi Thay +, từ (ll) vào ta có ;
sin(Ì — r)cos(Ì + r) 2sinrcos I -
2sinrcosi sin(i + r).cos(i ~f) “
_ lg-r),,
_ tg(1 + r) `
E r=
Ey (12)
b Trường hựp 2: vcctd E vuông góc với mắt phẳng tổi tương tự như
trên trường hợp này thành phần t cũng chính là thành phần z của E Nhưng mà E cùng phương với IZ nên từ điều kiện biên ta có:
Ei + EK" lI _ bx (13)
Con trong trường hợp này thì vectd H nằm trong mặt phẳng tới: từ (6)
la CÓ:
H,„cosi — HỈ cosi = H»,cosr
Từ mối liên hệ giữa E và H thco lý thuyết sóng điện từ ta có:
Trang 18
Luan wdn £ất «24/2, GVHD : TRẤN VĂN TẤN cosr sini —_ Ex, (14) Ei „m kh “= 5 › cor SHIT Cong (13)(14) acs: cosrsini \_ | + —Ÿ— E>, cos isin’ cosisinr+cosrsini Jig ee sinrcosi 2E sin(itr sin(i+r) E 2E = š COSISIHFT 2sInrcos1 „ =>E,= ———————— Ey, (1S) Sin(1 + r) Từ (13), (14) tạ có : cosrsini) 2E rt = |— aka Patio Soe Ex CON ISIIF sin FCOS Ì — COSF SH ] = : : E> sinrcos! Sin(r =i 2sinreosi Thay E+, vào ta được : He NHIÊN SIn(1 + r} (16)
Các công thức II, 12,15.,l6 gọi là công thức frcsnel cho ta biết cường
độ của các vectơ điện trong các sóng phản xạ và khúc xa ứng với | góc tới
xác định của chùm tủa tới, phân cực thẳng, chấn động song song với mắt phẳng tới hoặc thẳng góc với mặt phẳng tới
Gọi Í,, l„ là cường độ ánh sáng tới và ánh sáng phản xạ ta có hệ số
phản xa:
Trang 19
Audn vin tht GVHD ; TRAN VĂN TẤN Truting hep |: ly _ Ey _ ig =) (17) ly E, te (i+r) Pp = Trưởng hợp 2 : ie E,” sin(r-i) we > mm s (18) I, E, sin(r+l) J2 = c Trường hựp 3:
Vec tử điện E của sóng tới có phương hất kì ta có thể phân tích E
thành 2 thanh phan song song và vuông góc với mặt phẳng tới rỗi ấp dụng công thức (l7), (18)
4 Áp dụng :
Xét ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên, ánh sáng này gồm các ánh sáng
phân cực thẳng theo tất cả mọi phương thẳng góc với tia sáng
Mỗi sóng được coi gồm 2 thành phan song song và thẳng góc với mặt
phẳng tới Vì lí do đối xứng của ánh sáng tự nhiên, tổng số của mỗi thành phần thì hằng nhau vì vậy trong trường hợp này néu I, và I, lần lượt là tổng số cường độ sắng của sóng phản xạ và sóng tới ứng với tất cả mọi phương của
vectơ điện của sóng tới thì ta có : I me tg*(i-r) 1 sinỶ (Ì = r) = —L + * PT, 2 wien 2 sinđ+r) Xét trường hợp ¡ = 0, (n¡ =l, n: = 1,5) Mồi trường thứ I 1a không khí Trường hợp I:
E,, -— Ey, =Ex
Trang 20Luan udn tt nghiip GVHD : TRAN VAN TAN EB? /fn;-1) => p= 2 = EB, n, +1 Trường hợp 2: EE, +E, =E» by - boy = mE RE» = ` En n, +1 a (n, — l) Ey = 7 it Với n;= l,5 >p=4# Vậy khi sóng tới vuông góc với bề mặt thuỷ tính thì chỉ có 4% sóng phản xạ trở lại * Xét trường hợp T i+r=— 2 Thi p, = SUS —> () lự"(i+r) Tức là không có ánh sáng phản xa mà vcctơ chấn động sắng có thành phần song song với mặt phẳng tới
Nói cách khác ánh sáng phản xa trong điều kiện này là ánh sáng phân
cực thắng có phương chấn động vuông góc với mặt phẳng tới hay song song với mặt phẳng phản xạ
Trang 21
Luin vin tét ughtif GVHD : TRAN VAN TAN # Xét trường hứựp khác góc tới Brewster Thì ánh sáng phản xạ chỉ phân cựu một phần vì ánh sáng phản xạ có vecld chân động súng có cả 2 thành phần song song và vuông góc với mậi pháng tới IV DO PHAN CUC: Đó phân cực được dùng như một khái niệm để chỉ mật độ của hiện tướng phần cực (V), Bộ phân cực V được định nghĩa tổng quát là: V= dee I +1, Trong đó:
lp : Cường độ sáng của ánh sáng phân cực
lu : Cường độ ánh sáng của ánh sáng không phân cực
Vị dụ:
+ Nêu = 4winr, |, = 6w/m*? => V = 40%
Chùm ánh sáng là chùm tỉa phân cực một phắn
Còn đối với ánh sáng không phân cực thì Ip= 0 và hiển nhiên V= 0
Trái lại nếu 1„ = 0 V = L thì chùm ánh sáng là chùm tia phân cue
hoàn toàn
Vậy 0< Vé]
Trường hợp này thường gặp đối với ánh sáng phân cực môi phần, phân cực thẳng hay ánh sáng chuẩn đơn sắc,
Trong một trường hợp nếu chúng ta quay máy phân tích xung quanh
chùm tia ta sẽ thấy có l hướng mà ánh sáng phát ra với cường độ lớn nhất Imax và hưởng vuông góc với hướng này thi là nơi mà ánh sáng phát ra với cường độ nhỏ nhất [min Io vậy : lạ = l«x - luáa Taw Va V = oa nie (4 | ) l„„„ mas + Ï Hi
Điều chú ý rằng là độ phân cực V cũng là một tính chất thực sự của
chùm ta, Hiển nhiên một chùm tỉa thì có thể là chùm tia phân cực một phần
hoặc là chùm tia loại kính phân cực hoàn toàn trước khi xuyên qua hất kỳ loại
kính phân cực nào
Trang 22
Luda vdn tit nghiip GVHD : TRAN VAN TAN
I.Đô phân cực của chùm tỉa phản xạ:
Xét ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên ta coi chân động sắng này tạo bởi
hai thành phẩn vuông góc có cường độ bằng nhau (Ej,„ = Ej,) nhưng không kết hựp vẻ pha, ánh sáng phản xạ cũng gồm hai thành phần vuông góc không
kết hựp vẻ phá nhưng có cường độ khác nhau (Ej„ #E¿)
EB’ w=Ew tet MU (thành phần song song mặt phẳng tới) lg(1 + rÌ E im = Ew eer (thành phần vuông gốc mặt phẳng tới) SIn(1 + r) Lap ti sd cường độ sáng của 2 chấn động thành phẩn của sóng phản xa di: Ty = Ei ws dt +r) (4:2) I Ej, cos(i-r) Từ ( 4.2) ta thấy trong trường hợp tổng quất, ta có : pl —=—<1o iy <I, pl
(Nghĩa là cường đô sáng với thành phần chấn động song song với mặt
phẳng tới nhỏ hơn cường độ với thành phân chấn động thẳng góc với mặt
phẳng tới) vậy trong ánh sáng phản xạ ta không còn sự đối xứng như trong ánh sáng tự nhiên nữa mà chấn động thẳng góc với mặt phẳng tới được ưu đãi hơn ta có sự phân cực một phân và ấp dụng ( 4.1) ta có:
Trang 23Luan œả« f4? xo4‹2£ GVHD : TRAN VAN TAN
e Chim tía tới lưới trên mãt phần cách a : ; ñ ma n)sini = n›šinr => sinr = — n, =r=tt,i (rạị : góc khúc xạ giới hạn) ( 7t 08 | +f 3iâ-+=st- ôi by caf COSỶ (F,,.) cos 5 Tạ, = lạ; = lp3 (4.3) © V„=0
Kết luận : ánh sáng phản xạ cũng là ánh sáng tư nhiện e Chim tia téi dé mat phan cách dưới góc tới Brewstcr Ì =ỉp, F=p ma iy +f, = l2 zì | (4.2) © 5 = 0 p Ma I„› không thể đạt đến ø nên thành phần l„ = 0 (4.3) © V,= l
Kết luân: ánh sáng phản xa là ánh sáng phân cực toàn phan 2.Đô phân cực của chùm tia khúc xạ
Trang 24Luan vdu cất ughiep GVHD : TRAN VAN TAN Va : la - oe - | l Ei, cosl(i-r) re 9:43 Hay —- =cos (rr) (4.4) ki Trong đó :
l,¡: cường độ ứng với thành phần chấn đông song song mặt phẳng tới l,› : cường đô ứng với thành phần chấn động vuông gốc mặt phẳng tới,
Nhân xét : (4.4)
Ta thấy cosỶ (i-r) luôn có giá trị : 0 < cosỶ (i-r) < Ì
Thì -**<l li:<l;
ki
Điểu này cho ta thấy trong ánh sáng khúc xạ thành phan chan dong
nằm trong mật phẳng tới (song song) được ưu đãi hơn
Theo (4.l) ta có công thức tính độ phân cực của ánh sáng khúc xạ
Vị = lu = ls (4.5)
T4 +
*Các trường hợp đặc biệt
Trang 25“4x “á» rất xo4/2£ GVHD ; TRAN VAN TAN
=» Độ phan cue V, #0
Kết! luận: ánh sáng khúc xa là ánh sáng phân cực một phẳẩn
Nhưng trên thực tế ta không thể quan sát được ánh snág trong moi trường vật chất (chẳng han như thuỷ tỉnh) mà chỉ quan sát được ánh sáng ló ra khỏi hán thuỷ tình mà thôi,
Xét trường hợp thường gặp trong thí nghiệm anh sang di qua mot ban thuỷ tỉnh hai mặt song song đặt trong không khí, góc tới là :¡ góc phản xạ là r
Trang 26Auda vin tt ughiif GVHD : TRAN VAN TAN
Lido: “te = cos*(i-r) ki - uC, Xe! khii=iy r=ry = 2 - In với n= l,Š => tụ =(),72 ki
Ngh:u là độ phản cực ánh sáng ló ra khá nhỏ do vậy muốn tặng đó phân cực của ánh sáng ló ra ta có thể dùng nhiều bắn thuỷ tỉnh đặt song song và liên tiếp nhau,
Trang 27
Luan win tit «242, GVHD : TRAN VAN TAN PHAN IL:
HIỆN TUGNG PHAN CUC MAU-UNG DUNG
Trước khi đi khảo sát hiện tượng phân cực màu thì ta phải hiểu thể nào
là Nicol và bản tỉnh thể là gì?
I-NICOL:
Nicol 1a | loai kính phan cue
Nicol là người đầu tiên đã dùng tỉnh thể Canxit chế tạo ra hộ phận tao tia sáng phân cực.Ông cưa tỉnh thể canxiL trong suốt làm 2 mảnh rồi chấp hai mảnh vào nhau như củ sau khi đệm vào giữa một lớp nhựa Canada mong, Trong 2 tia khúc xạ kép sẽ có l tia ứng với chiết suất lớn hơn chiết suất của
nhưa và vì tia tới làm với mãt nhựa [ góc tới lớn hơn góc tới giới hạn nên hị phản xạ toàn phẩn và được các mặt bên của tỉnh thể đã bôi đen hấp thụ di
còn lại tia thứ hai, vì ứng với chiết suất nhỏ hơn so với nhựa nên hoàn toàn
qua được bản tính thể, Kết quả ta sẽ được | ta sáng phân cực sau khi chiếu
một tia sáng tự nhiên qua bản tính thể Ban tinh thé này gọi là lăng kinh Nicol hay gọn hơn gọi là: “Nicol”
Trang 28Luan van t6t «242, GVHD : TRAN VAN TAN
Trục quang học AA;¡ nằm trong mặt phẳng ACA'C' Anh sánh đi vào như hình vẻ Mặt phẳng ACA"C' là mặt phẳng chính của tia thường và tia bat
thung
Ngưỡi ta cưa tỉnh thể trên theo mặt phẳng AEFA'E' thẳng góc với mật
phẳng AC A'C' Hai mặt cắt nhau theo đường AA'
Sau đó dán 2 nữa tỉnh thể trên lại bằng lớp nhựa canada Đây là 1 loại
nhựa thơm có chiết suất n ở trong khỏang cách chiết suất thường ny va bat
thường n, của đá bằng lan { no>n>n, ) ta dude | ling kinh Nicol
“Sự truyền ánh sang qua Nicol
Chiếu tới Nicol một chùm tia SI song song với phương AC'.SI có thể ánh sáng tự nhiên hay là ánh sáng phân cực khi chùm ta sáng SĨ đi vào
Nicol, anh sáng được tách ra làm 2 chùm ta Chùm tia thường tới lớp nhưa canada với góc tới lớn hơn góc tới giới hạn nên phản chiếu tòan phan tai J va
tai hap thu khi wi mat CA’ được bôi đen, Chùm tia bất thường được đi qua lớp nhựa canada và ló ra ngoài như vậy Nicol chi cho chim tia bất thường đi qua với mặt phẳng chấn động là mặt phẳng chính ACA'C” II-BÁN TINH THỂ:
Bản tĩnh thể thường 1a ban 2 mat song song c6 bé day d va bản tinh thé
được chia thành hai loại
-Bin tinh thé đẳng hướng -Ban tinh thể dị hướng
-Ban tỉnh thể đắng hướng: Là bản tỉnh thể được làm từ môi trường đẳng hướng Mà mỗi trường đẳng hướng là môi trường là môi trường mà ánh sáng
Trang 29
«4x wan Cit «24c2“ GVHD : TRẤN VĂN TẤN
truyền đi trong môi trường đó theo mọi phương đều như nhau Ví dụ như: thủy tỉnh thông thường
-Ban tinh thé dị hướng: là bản tình thể làm từ các môi trường dị hướng, mùi trường này có các tình chất thay đổi theo từng phương
lo đó bản tỉnh thể dị hướng cũng có tính chất này Nghĩa là khi chiếu di mot ban tinh the dị hướng môi tia sáng thì tia sáng này được tách ra làm 2 tia khúc xa cho ra hai tia 16 gọi là ta thường R¿ và ta bất thường R, do dó khi tú nhìn môi vật qua một bản tỉnh thể dị hường tia thấy hai ảnh ứng với 2 chùm
tia thường và bất thường
VI: Tỉnh thể đá hãng lan, thạch anh
Để cho dễ hiểu dùng mô hình đao động cơ học trên một dây cao su
‘Ta dùng một dây cao su căng thẳng qua mặt hở PP của một hộp P có thể bún dây cao su trên đoạn OP bằng những lực theo phương hất kì thẳng góc
với OP, dao động của dây cao su trên đoan này sẽ theo phương này Nhưng lọi
ra khỏi bản P, dao động truyền theo PS chỉ có thể là dao động có phương xác
định là : Phương PP
WY
Dao dong cia day cao su trên PS có thể ví như dao động của sóng sáng phân cưa và tác dụng của hộp P ví như tác dụng của một Nicol
Mật hở PP là mắt dạo đồng của Nicol
Bảy giờ tà lại đặt thêm vào dây cao su Ù hộp thứ hai ( hộp A) co mat hd
AA Trén hình vẽ ta sẽ chỉ dùng hai tiết diện cắt thẳng góc với phương truyện
củu hai hộp P và A khe PP và khe AA biểu điển hai gương dao động của 2
hóp
Trang 30
Ludn vin tit GVHD : TRẤN VĂN TẤN
[3o động của dây cao su xuất phát từ khc PP sẽ qua được khc A^ hoàn loan và vẫn giữ nguyên phương dao đồng cũ néu ta dat AA// PP
P| wi
; ANAK, la
LP
Xoay AA quanh phuong truyén | gée va bién độ của dao đông qua A sé
yeu di, từ trị số a ( Khi ra khỏi PP) giảm xuống còn ä cosơ Pu A ye 0 /\ 2(Lh > JV DJ Lye
Còn khi AA vuông góc với PP thì dao động truyền tới AA không qua nổi và bị bất hoàn toàn p ⁄ A ae yt?
Vậy khe P có thể vì như Nícol thứ nhất goi là nicol phân cực Còn khe A nhu nicol thứ 2 gọi là nicol phần tích
Trang 31
“%4 «4x Cát «24/24 GVHD : TRẤN VĂN TẤN
Bây giờ ta đặt giữa Nicol phân cực và nicol phân tích một bản tinh the Có nghĩa là ánh sáng truyền qua Nicol phân cực P — tình thể — Nocol phan
tích A rồi mới tới mắt, và 2 Nicol này đặt vuông gốc với nhau - “Trường hợp bản tỉnh thể là đẳng hướng:
Sóng sáng khi ra khỏi nicol phân cực P sẻ có phương dạo đồng doc theo PI' Phương dao đông này không đổi khi ánh sáng truyền qua bản tính thể và
vì thể sóng sáng này không qua nổi nicol phân tích A ánh sáng bị tất Mắt tu vẫn thấy bản tỉnh thể tối dù xoay bản tỉnh thể đi một phương
- _ Trường hợp bản tinh thé dị hướng : Có hai trường hợp :
+ Đối với những bản tỉnh thể cất vuông gốc với trục quay của những tỉnh thể dị hướng Ta cũng thấy bản tính thể tối vì phương truyền sóng trùng
với trục quang của tỉnh thể
+ Đổi với những ban tỉnh thể hị cắt xiên một góc với trục quang Thì
tiết diện thẳng góc với phương truyền ánh sáng của mặt quang suất trong tỉnh thể là I clip Phương của 2 trục là 1-1 va 2-2 của clip này là 2 phương dao
đông của 2 sóng có thể truyền qua nó
Bây giờ giả sử cho biên độ của sóng phân cực ra khỏi nicol P là OP, khi
sóng này tới bản tỉnh thể nó sẽ tách thành 2 dao động có thành phẩn nằm trên
I-l và 2-2 và có biên đô thứ tự bằng hình chiếu cia OP, I-I và 2-2
Kết quả thành 2 động OM và ON và truyền đên nicol A nhưng Nicol A chí cho qua nó những dao động có phương trùng với AA Khi tới nicol A thi vectd OM và ON có thể phân tích thành những thành phẩn song song với AA
va PP la
Những thành phẩn om' và øn' song song với PP thì không qua được
nicol A
Những thành phần con lai om va on dao déng doc theo AA nén qua được nicol A và đến mắt ta do đó mắt ta thấy sáng.Nếu xoay bản tỉnh thể đủ 1 vòng ta thấy bản tĩnh thể qua bốn lân tối ví có 4 lần các phương I-l và I-2 trùng với pp và AA vì khi I-l hoặc 2-2 trùng vơi pp hoặc AA thi anh sang phân cực vào bản tỉnh thể và ra bắn tỉnh vẫn giữ nguyên phương dao đông củ
Trang 32
Luan udu t6t nghitp GVHD : TRAN VAN TAN PLA A ol r- [| P
Ta có I bản tỉnh thể được cắt xiên l góc với trục quang thì theo phẳẩn trước nghĩa là khi theo sóng truyền theo phương thẳng góc với bản tính thể này sẽ có hai sóng truyền đi ứng với 2 chiết suất n'„ và n'„ phương dao động của 2 sóng này nằm theo 2 bán trục của tiết điện clip của mặt quang suất bị cắt hởi bản tỉnh thể :
Giả xử sóng phân cực ra khỏi nicol phân cực PP có biên độ là OH = a bản tính thể không cho phép nó truyền qua nguyên dạng và đã phân tích thành 2 sóng dao động theo 2 phương OX, OY ứng với chiết suất lắn lươi là
n'„ và n„ với biên d6 OD va OC bang a cosa va a sina vì ứng với 2 tốc độ
khác nhau l/n', và l/n'„ nên khi chúng ra khỏi bản tính thể đã chênh nhau | hiệu số pha : (0
Do đó khi truyền tới nicol phân tích AA ÁA hợp với OX với I góc j3 thì hai đạo động ÓC và OD lại phân tích thành OE và OE phân b6 trong mat AA
Trang 33
Ludn vin tht nghti~ GVHD : TRAN VAN TAN
con EC va FD phan bố trong mặt thẳng góc với AA va hai song EC FID không qua được nicol phần tích
px
Con lai OF va OF có bién dé bing OC.sinB va CD.cosp
a, = Ok = OC sinB = a.sina.sinB
a> = OF = OD.cosB = a.cosa.cosh
Củ 2 cùng nằm trong mặt phẳng (AA) nên tổng hợp thành | dao đồng
mới có biến đồ và pha mới
Biên đô A của dao động tổng hợp được tính thông qua biểu thức bình phương biến độ A của dao động tổng hợp theo các biên độ a,, a› của dạo đông thành phần có dạng:
a” =a¡) +; +2a¡a› COSO@,
Trong đó: (p là hiệu số pha của 2 dao động thành phần Vậy la co: AP =( a.sina.sinB) +( a.cosơ.cosB)” + 2a”.sinơ.sinj3.cosœ.cosf.cosọ Vicosp = 1- 2sin? @/2 A’ =a" [( sin’a sin’B + cos*a cos’B )+2sin a@ sinB cos a cos (1-2sin’ pf2)|
=a"|( sin a sin B +cosa cos B)° -4sin @ sinB cos a cop B sin” @/2}
A’=a® [cos’ ( œ-) —sin 2œ sin2B sin ` ø2| (1)
Mặt khác vì cos @ = 2cos” (0/2- |
A7=a" (cos? ( œ-jÄ) +sin 2œ sin2j) cos” q@/2)
Hây giờ ta đi tính hiệu số pha theo các đại lượng n, và n,
Gọi chiếu dày của bản tỉnh thể là d, tốc độ của 2 sóng ứng với 2
phương dạo động öx và öoy là vị, v› (vì n`,>n”„ nên v›> vị)
Trang 34
“44x sả» rất «oÁc¿2 GVHD : TRẤN VĂN TẤN Nếu ta goi tụ, 1; là thời gian cần để 2 sóng qua hết bản tính thể thì sóng
cham vữa ra khỏi bản tỉnh thể thì sóng nhanh đã ra khỏi hản tính thể trước đó
| thời giản tị = là
Trong không khí cắ 2 sóng đều truyền với tốc độ là vụ nên hiệu quang lô giữa 2 sóng kế từ khi sóng chậm ra khỏi bản tỉnh thể là không đổi và hằng: ổ =(Li~= by) Me thủy £ Là: đ- 1 Ee y= fy ={ Ye" fa sh K.I AC iyo / ae Z/ : (ti, H„ k f \ o= Myon, d
Hiệu quang lô bằng tích số giữa chiều dày, bản tỉnh thể với lưỡng chiết
sual ứng với phương truyền thằng góc với mặt bản tỉnh thể
Nếu gọi: @l, @2 là pha của 2 dao động thành phần thì hiệu số pha
q@=o@Í -(02 La có:
? = Pf, -@P,2=
Trong đó:
T: Là chu kì của dao động
tị: Thời gian sóng đao đông có pha @; đi qua bản tinh thé
\-: Thời gian sóng dao động có pha @› đi qua bản tỉnh thể la lại có: ð=(\t¿ ° t+) Vo 2x Oo > — / vw Nhưng A=T Vy Do do
Biéu thife (1) dude viet lại:
A? =a? cos” (a@-B) — sin 2a sin 2B sin® 28/2)
_ 20
EE
Trang 35«4x «ảx tất x24cô“ GVHD : TRẤN VAN TAN
Khi 3 nicol vuông góc nhau tức œ-[}= 90"
A*,=a” [0 — sin 2œ sin 2ƒ! sinˆxö/^|
|» œ = 90” + B tức 2œ = 1§0” + 2B Nén : sim 2ơ = -sin2l
Ta có: A”, =a” sin 2œ sin xô/2
Khi 2 nicol song song với nhau nghĩa là œ=
A =a(I -sin`2œ sin° xõ/2)
lây gời ta xét trường hợp biên đô dao động tổng hợp của biên đỏ cức
đại và cức tiểu khi 2 nicol vng góc
I-Xnh sáng hồn tồn tắt qua 2 nicol vuông góc khi A”, =0)
a) A*,=0 khi sin 2œ = => 2œ =kzx Hay œ =kz/2 ( k là l số nguyên) Trường hớp này xảy ra khi phương dao đồng của nicol và của bản tinh thể trùng nhau b/ AÌ, =0 khi sin? me =} => —— =kTr Hay d=kA
Đó là trường hợp hiệu số đường đi của 2 sóng khi ra khỏi bản tính thể vừa bằng số nguyên lẫn bước sóng được dùng
c/ Trường hợp đặc biệt : là khi ỗ=0 vì n', - n'„ = 0 bản tỉnh thể luôn
luôn tối đen qua 2 nicol vuông góc = đó là trường hợp những vật đẳng hướng
hoặc của bản tỉnh thể vuông góc với trục quang
2- Anh sáng sẽ sáng nhất khi A`, cựa đai
a) Sin® 2a =1 => 2œ =90 > a= 45°
Bản tỉnh thể sẽ sáng nhất khi phương dao động của nó làm với phương
đạo động của 2 nicol vng góc Ì góc 45°
bì sin? nề - mỊ xy ỐC = VÀ
À 2 TT
À
8020x673
Kin tinh thể sẽ sáng nhất trong trường hợp hiệu quang lộ bằng L số lẻ
lắn nữa bước sáng ánh sáng được dùng
Trang 36
“44 «4x cất «24/2£ GVHD : TRẤN VĂN TẤN
Cũng lý luận tương tư ta sẽ thấy cường đô ánh sáng khi đi qua micol phán cức-bản tinh thé-nicol phân tích trong trường hợp 2nicol song song nhau thi hodn toan tradi ngước so với trường hợp 2 nicol ở vị trí vuông góc nhau
Nghĩa là diéu kiện để ánh sáng có cường độ cực tiểu của trường hợp 2
micol vuông góc là điều kiện để ánh sáng có cường đô cực đại của trường hợp 2 nicol song song va ngược lại
IV-HIEN TRUONG PHAN CUC MAU;
Ta đã biết với | bản tỉnh thể xác định và phương truyền ánh sáng thang
góc với bản tính thể và đại lượng hiệu quang lộ là | đại lượng ö xác định Neu ta dùng ánh sáng trắng cho qua hệ thống nicol phân cực-hắn tỉnh
thể-Nicol phân tích giả sử 2 nicol ở vị trí vuông góc Thì điều kiện ánh sáng tắc khi:
Š=k2
Sẽ không thể có vì trong ánh sáng trắng có rất nhiều ánh sáng đơn sắc
có bước sóng À2 khác nhau, cho nên có những bước sóng 2 bị mất đi vì nó thỏa mán điều kiện Š=k2 Nhưng lại có những bước sóng 2 khác được tăng cường
vì chúng thỏa mãn điều kiện 6=(2k+1)A /2 do đó ta thấy bản tỉnh thể trở nén
co mau
Màu giao thoa này phụ thuộc hiệu quang lộ của bản tỉnh thé va dac
trưng cho hiệu quang lô này
Hiện tương xuất hiện màu thay thé cho ánh sáng trắng do giao thoa gọi là hiện tượng phân cực màu
Có 2 trường hợp phân cực màu cụ thể do ánh sáng song song
|- Đản mỏng:
a)Bé tri dung cu
Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song chiếu qua hé thong gom mot nicol phân cực p ~ bản tỉnh thể dị hướng L (như thạch anh hoặc đá hãng lan)-
một nicol phân tich A
Lưu ý bố trì dung cụ sao cho chùm sáng chiếu thẳng góc vào bản móng |,
Trang 37
Lun udu C6t mghiip GVHD : TRAN VAN TAN b/ Khảo sát hién tugng :
(P) L (A)
fs — _f | 1h a `——' fr
/_ Sở V1
Chùm ánh sáng trắng sau khi truyền qua nicol vấn là ánh sắángưắng nhưng khác ở chổ ánh sáng bây giờ là ánh sáng phân cực thẳng chấn đồng phương OP gồm tất cả độ dài sóng tìm tới đỏ ánh sáng truyền qua bắn tỉnh
thẻ L thì được tách ra làm 2 tia : tia thường và tia bất thường nhưng vi hai tia
bản mỏng nên 2 tia này trùng nhau và phương của 2 chân đông này vuông góc nhau
Ứng với mỗi đô dài sóng hiệu số pha giữa các chấn đông theo 2 phương wu dai ox va oy do sự truyền qua bản tính thể L là: 2 xd 24 (mn, - n, A A Khi độ dài sóng tím đến độ dài sóng đỏ thì hiệu số (n', - n'„ ) thay đổi không đáng kể
Vì vậy ta có thể coi hiệu số pha tỷ lệ nghịch với độ dài sóng Mỗi I khúc xạ sẽ cho ánh sáng ló phân cực ctip
Để cụ thể, ta xét l đơn sắc tố độ dài sóng À khi ra khỏi P, chấn đông
giả sử có biên độ a; ứng với cường độ l; =a",
Tương tự như phần lý thuyết về sự truyền ánh sáng qua hé thống nicol phân cực — bản tỉnh thể nicol phân tích thì bản tỉnh thể L biến chấn đông thắng này thành chấn động clip có các chấn đông thành phân theo 23 phương ưu đãi ox, oy của bản L có biên độ là : a, cos ứœ và a, sinơ ( œ là góc hợp bởi phương chân động OP với phương ưu đãi OX )
Cường đô ánh sáng ló ra khỏi bản tính thể dị hướng L là :
l,={a, cos a)" 41a) Sina)’ =a’
Trang 38
Luin udu tht ughiépe — GVHD : TRAN VAN TAN
Nghĩa là hằng cường độ ánh sáng tới bắn, nều ta xét tất cả các đơn sắc
từ tím tới đỏ thì sô biến thiên theo 2 Do đó biến động clip ló ra khỏi bắn L, ứng
với các độ dài sóng có dạng và phương vị khác nhau
Gọi Ø là góc hợp bởi phương chấn động OA ( phương này được xác định
bai nico! phan tich A) và phương ứu đãi ox của bản L thì theo như phần trước ta đã tìm được hiện độ của ánh sáng tổng hợp ló ra khỏi nicol A tng với đơn sắc có độ dài sóng 2 là : A =a”;|eos (ơ - J)-sin2œsin2Bsin 21 huy A*=a",|cos'(a+B)+sin2asin2Bcos p/2] Thì cường độ của ánh sáng ló khỏi nicol A ứng với đơn sắc 2 là : I=l;[cos°(œ-)-sin2œsin2jsinˆœ/2] hay: I=l;[ceos°(œ+)+sin2ơsin2fIcos”g/2]
Xét I dãy độ dài sóng vi phân đà ở trong khỏang À và À + dÀ và xét ánh sáng ló ra khỏi bản L: vì đà rất nhỏ nên có thể coi các độ dài sóng trong
trường hợp này có cùng cường độ l;
Cường đô ánh sáng dị gây ra bởi cải dãy I; và d^ Do đó dị có thể viết : dl =l; dÀ 2- )A và (@)P cùng nằm tron t góc ph bởi OX va OY Cường độ d; khi ló ra khỏi nicol phân tích A trở thành ; dị = I;[cos°(œ+)+ sin2œsin2Bcos”@/2]dA dJ = [;cos”(œ+B)d2 ~ sin2œsin2Øcos”œ/21;d,
Cường độ ánh sáng gây ra bởi tất cả độ dài sóng tự tìm tới đó là :
I= co °(ø +)[”1,đÀ + sin 2øsin 2B Í cos ` ä1,dÀ
Trang 39
Luda vin tit nghiep GVHD : TRAN VAN TAN
-Cường đô ánh sáng ló ra khỏi quang cụ gồm 2 phần
-Số hạng đầu không chứa @ tức là không phụ thuộc vào sóng gọi là số han không phụ thuộc vào màu sắc và thì [ a) : đÀ là cường đô của chù m
tia ló ra khỏi bản L gồm tất cả các độ dài sóng tư tìm tới đỏ do đó ứng với ánh sáng trắng Vậy số hạng đâu là cường độ của nền trắng
-Số hạng thứ 2 chứa @ 1a s6 hang phụ thuộc màu sắc Đó chính là cường độ của ánh sắng màu Để quan sát được để dàng ta lọai bỏ nền trắng Muốn vay ta dé nicol A và P ở vị trí ứng với =J=45” khi đó: hy > J, = Jl, cos’ dA
Màu mà ta nhìn thấy qua nicol phân tích A là một màu tập hợp bởi các đơn sắc ló ra khỏi A thì cường độ của mỗi đơn sắc này khi ló ra khỏi A thì khác nhau và được tích bởi công thức
I=l;cos”p/2
Các đơn sắc có cường độ ánh sángló ra triệt tiêu Ứng với @=(2k+l)%
Hay 6=(2k+1)A/2
Trong điều kiện phần đúng, vì ( n',—n',) thay đổi không đáng ké theo
độ dài sóng Nên ta có thể coi ỗ= ( n`„—n`„) độc lập với độ dài sóng khi ta xét
Trang 40Luan van tht ughiip GVHD : TRAN VAN TAN
Nếu lấy đó dài sóng các ánh sáng thay dude ¢ trong khéang 0.4m dén OSpm 1á có : 2 Ô:14I0H'2€ —Š—=unt s 0:90 MP CÓ KỆ p Suy ra: 0,75 <k<2 K là trị số nguyên nên k = l ;2 Vậy ta chỉ có 2 đơn sắc có cường đô triệt tiêu ứng với các độ dài sóng = 0.67 m , A=0.7 um Các đơn sắc ứng với cường độ cực đại Cos (0/2 = ‡ | => (0= 2k£ > 6 =kA = Lum O4um sA= I/k SO8um => 125<sks 255 Suy ra kz2 ta chỉ có đơn sắc có cường đô ló ra cực đại ừng với độ dài súng: A , = i = TL = 0.5 um k 2
Như vậy ánh sáng ló ra khỏi A sẽ có | màu tạp nào đó chứ không có màu trắng bậc trên đó là màu ta nhìn thấy ở bản L qua nicol phân tích A đó là sự hiện điện hoàn toàn của khúc xa 2^=0,5Iim và một phần của khúc xa khắc : |
với dãy đ^ được viết dưới dạng : Cường đô ánh sáng ló ra khỏi A ứng
dj = I, [eos *(a — 6) - sin 2a sin 2f sin’ SldA
Cường đô gây ra bởi tất cả đô dài sống từ tím tới đỏ là :
J=cos'(a-B) [1 dÀ - sin2œsin2B [sin` œ2 l, da
Số hạng thứ nhất biểu diễn cường đô nên sáng trắng số hang thức 2 biểu diễn cường độ ánh sáng màu,