Chng V S TN SC NH SNG SS.1. HIN TNG TN SC THNG. Ta ó cp ti hin tng tỏn sc ỏnh sỏng, khi kho sỏt v lng kớnh. Mt chựm ỏnh sỏng trng khi i qua mt lng kớnh, b tỏn sc thnh cỏc ỏnh sỏng n sc cú mu bin thiờn liờn tc t ti tớm. gii thớch hin tng tỏn sc ny, ngi ta cho rng ỏnh sỏng trng l mt ỏnh sỏng tng hp gm vụ s cỏc ỏnh sỏng n sc, cú cỏc di súng khỏc nhau, bi n thiờn mt cỏch liờn tc. Mi mt di súng ng vi mt chit sut ca lng kớnh. Do ú cỏc n sc khi i qua lng kớnh s cú gúc lch khỏc nhau, v lú ra khi lng kớnh theo cỏc phng khỏc nhau. Hng chựm tia lú lờn mt mn E, ta c mt vt sỏng mu bin thiờn liờn tc t ti tớm. Di mu ny gi l quang ph ca ỏnh sỏng ti. Trong thớ nghim trờn, mu b lch ớt nht. lch tng dn t , cam, vng, lc, lam, chm ti tớm. Nh vy, t hin tng tỏn sc, ta thy chit sut ca mt mụi trng chit quang l mt hm s theo bc súng. n = f ( ) ( l bc súng ca n sc trong chõn khụng. ng biu din s bin thiờn ca chit sut ca mt cht theo bc súng c gi l ng cong tỏn sc ca cht y. Hỡnh v bờn di l ng cong tỏn sc ca m t s cht. n Thaùch anh Thuỷy tinh (flint silicat) 1,7 1,6 1,5 1,4 1,21,00,80,6 0,4 0,2 0 (à) fluorin H . 2 H . 1 (E) Anh saựn g traộn g (F) tớm ủo ỷ Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Ta thy ng cong tỏn sc ca cỏc cht u cú chung mt dng tng quỏt: chit sut gim khi bc súng tng. ng cong tỏn sc loi ny c trng cho hin tng tỏn sc thng. Ta cú th xỏc nh ng cong tỏn sc ca mt cht bng phng phỏp thc nghim nh sau: Gi s ta mun v ng cong tỏn sc ca lng kớnh P. Xp t mt h th ng quang c nh hỡnh v (3). Thu kớnh hi t L cho mt chựm tia sỏng trng song song ti mt cỏch t R thng ng. Chựm tia lú khi cỏch t b tỏn sc t tớm ti . Nu ta hng trc tip chựm tia lú ny lờn mn E (b lng kớnh P ra), ta c mt quang ph T nm ngang. Nu chựm tia ti thng gúc vi cỏch t, s phõn b cỏc n sc trong quang ph T t l vi bc súng (. Vy tr c nm ngang trờn mn E biu din bc súng (. Bõy gi chựm tia lú i ra t cỏch t c cho i qua lng kớnh P cú ỏy nm ngang. Cỏc n sc s lch v phớa ỏy lng kớnh. lch tng dn t ti tiớm. Nu lng kớnh P cú gúc A nh thỡ lch ca cỏc n sc i qua lng kớnh t l vi n - 1. Vy trc thng ng trờn mn E t l vi n - 1. Trờn mn E ta c mt ng cong (c) cú mu bin thiờn t ti tớm, biu din s bin thiờn ca n - 1 theo bc súng (. Dng ca C l dng ca ng cong tỏn sc ca mụi trng dựng lm lng kớnh P. SS.2. HIN TNG TN SC KHC THNG. ủo tớm (E) (P) R L tớm ủoỷ (o) A T ẹỷ H. 3 (c) n - 1 Mien haỏp thuù ùh 0,4 à n - 1 0,5 0,6 0,7 1,0 0,4 2,5 2,0 1,5 0,6 0,5 (à 0,7 n H.4 H .5 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Trong phn trờn ta kho sỏt hin tng tỏn sc ca cỏc cht trong sut i vi vựng ỏnh sỏng thy c. Trong vựng ny chit sut gim dn khi bc súng tng. Bõy gi kho sỏt hin tng tỏn sc ca mt cht cú tớnh hp thu mnh i vi mt vựng no ú trong khong ỏnh sỏng thy c, ta thy mt hin tng ngc li trong vựng di súng b hp thu v trong vựng lõn cn : Trong cỏc vựng ny chit su t tng theo di súng. Hin tng tỏn sc vi c tớnh ny c gi l hin tng tỏn sc khỏc thng. Thớ d trong thớ nghim hỡnh v (3) ta dựng lng kớnh P bng cyanin, ng cong tỏn sc cú dng nh hỡnh (4). ng ny b giỏn on mt khong trong vựng t lc ti (vo khong t 0,54 ( ti 0,66 (). ú l vựng ỏnh sỏng thy c b cyani hp thu. iu quan trng l: Quan sỏt ng cong tỏn sc ny, ta thy hai bờn mi n hp th, cỏc n sc v phớa mu lc lch ớt hn cỏc n sc v phớa mu . Mun v c ton b ng cong tỏn sc ca cyanin, ta cú th dựng cỏc lng kớnh P cú gúc nh nh (chng vi phỳt). Hỡnh v (5) l ng tỏn sc ca cyanin th rn v trong vựng ỏnh sỏng thy c. ng cong ny cho ta phõn bit rừ rng hin tng tỏn sc thng v tỏn sc khỏc thng. hai bờn vựng hp thu, ta cú hin tng tỏn sc th ng : chit sut gim khi di súng tng; trong vựng hp th, ta cú hin tng tỏn sc khỏc thng: chit sut tng khỏ nhanh theo di súng. Núi chung, mt cht hp thu mnh ỏnh sỏng trong mt vựng di súng no thỡ gõy ra hin tng tỏn sc khỏc thng vựng di súng ú. Tht ra, hin tng tỏn sc khỏc thng khụng cú gỡ l khỏc thng, m l mt hin tng ph bin, vỡ chỳng ta ó bit bt k mt mụi trng v t cht no cng cú tớnh hp thu bc x trong mt s vựng no ú. V trong cỏc vựng ny, ta u cú hin tng tỏn sc khỏc thng. Thớ d, trong vựng ỏnh sỏng thy c, thy tinh gõy ra hin tng tỏn sc thng. Nhng trong nhng vựng ỏnh sỏng t ngoi, thy tinh cú tớnh hp thu mnh, ta li cú hin tng tỏn sc khỏc thng. Lí THUYT V HIN TNG TN SC SS.3. NHNG H THC CN BN TRONG THUYT I N T. * Biu thc ca chit sut. Ta ó bit trong lý thuyt v in t, nu gõy ra ti mt im trong chõn khụng hay trong mt in mụi ng hng mt in trng thay i thỡ dũng in dch tng ng gõy ra trong khụng gian chung quanh mt t trng thay i. S bin thiờn ca t trng ny li gõy ra m t in trng ng. C nh vy in trng c truyn i trong chõn khụng, hay trong in mụi. Ta cú cỏc h thc ca Maxwell i vi mt in mụi nh sau : Trong ú : = vộct cm ng t ( = t thm ca mụi trng (3.1) (3.2) (3.3) ( doứn g ủie ọ n d ũ ch tron g ủie ọ n moõi ) (3.4) t E i B Erot t B Hroti = = = = r r r r r r r r à Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m ( = hằng số điện môi Từ 4 hệ thức trên, ta suy ra : Từ hai phương trình (3.5) và (3.6), ta suy ra phương trình truyền của điện trườngĠ: Với , v = vận tốc truyền Vậy Trong môi trường là chân không, vận tốc truyền là : Gọi (r và (r là hằng số điện môi tỉ đối và độ từ thẩm tỉ đối của môi trường, ta có : Vậy chiết su ất của môi trường là : Với các môi trường thông thường, ta có (r ( 1 nên Hệ thức này được nghiệm đúng với nhiều môi trường. Dưới đây là bảng so sánh các trị số của n và ứng với vài môi trường. n - Không khí 1,000294 1,000295 - Khí Hidrogen 1,000138 1,000132 - Khí Nitrogen 1,000299 1,000307 - Benzen 1,482 1,490 Ta xét một sóng phẳng phân cực thẳng Ex, chấn động theo phương OX, có mạch số (, truyền đi theo phương Oz với vận tốc v. Ta có hệ thức : Nếu chấn động phát ra từ nguồn là chấn động điều hòa, thì Ex có dạng : hay dạng tạp là : Từ hệ thức Ġ, ta suy ra Vớùi (Từ trườngĠ chấn động theo phương Oy thẳng góc với Ox) (3.5) (3.6) (3.7) εµ 1 =v smxC oo /103 1 8 == µε 11 rr oo rr c v ε µεµεµ εµ == = r n ε = r ε r ε () 22 22 22 xx x EE vE v tz ∂∂ =∆ = ∂∂ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= v z taE x ω cos (3.8) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = v z tj x aeE ω (3.9) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= v z tbH y ω cos µε ba = Frot t H Hrot t E r r r r −= ∂ ∂ = ∂ ∂ µ ε Ev t E r ∆= ∂ ∂ 2 2 εµ 1 2 =v rr v c n µε == Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Giữa các véctơĠ, Ġ vàĠ (vận tốc truyền) liên hệ với nhau như hình vẽ 6. SS.4. PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN CỦA MỘT CHẤN ĐỘNG ĐƠN SẮC - CHIẾT SUẤT THEO THUYẾT ĐIỆN TỬ CỦA LORENTZ. Như ta đã thấy ở trên, từ thuyết điện từ, người ta lập được hệ thứcĠvà ta đã thấy hệ thức này được nghệm đúng với nhiều môi trường. Điều đó chứng tỏ sự vững chắc của thuyết điện từ. Tuy nhiên với một số môi trường khác, ta lại thấy các trị số của n vàĠkhác nhau hẳn. Thí dụ với nước, ta có : n = 1,33 nhưngĠ ( 8,94. Như vậy về điểm này, thuyết điện từ đã có những hạn chế của nó. Ngoài ra hệ thứcĠ không cho thấy ảnh hưởng của bước sóng đối với ch ết suất. Vì những hạn chế đó, ta không thể chỉ dùng thuyết điện tử của Maxwell để giải thích hiện tượng tán sắc. Muốn giải thích hiện tượng này ta phải để ý tới tác dụng của véctơ chấn động sáng (véctơ điện trườngĠ) đối với các hạt mang điện của môi trường. Đó là thuyết điện tử của Lorentz. Những hạ t mang điện đây có thể là các electron hay các hạt lớn như ion. Tuy nhiên với các sóng sáng có tần số cao như ta đang khảo sát thì chỉ cần để ý tới các electron. Chỉ khi nào đề cập tới vùng hồng ngoại ta mới cần để ý tới các ion. Do tác dụng của điện trườngĠ của sóng sáng, các electron bị dịch chuyển, tạo thành một dòng điện phân cực. Ta xét một thể tích vi cấp của điện môi, kích th ước rất nhỏ so với bước sóng của ánh sáng truyền qua. Trong điều kiện này, điện trườngĠ được coi như giống nhau tại mọïi điểm trong thể tích này. Bây giờ ta xét các electron, chứa trong các phân tử khác nhau nhưng đồng nhất như nhau, vào mỗi thời điểm, cùng chịu một sự chuyển dịchĠ. Vào thời điểm đó, sự dịch chuyển của các electron này tương đươ ng với một dòng điện song song với vận tốc dịch chuyểnĠ. Trong thời gian dt, đoạn dịch chuyển của electron là ds. Gọi N là số electron trong một đơn vị thể tích. Số electron đi qua một đơn vị diện tích thẳng góc với đường di chuyển trong thời gian dt là N.ds, ứng với một sự di chuyển diện tích là dq = N.e.ds. Dòng điện phân cực có trị số là Hay dạng véctơ là : (4.1) Như vậy để giải thích hiện tượng tán sắc ta vẫn dùng được các hệ thức trong thuyết điện từ của Maxwell nhưng dòng điệnĠ trong công thức (4.1) phải được hiệu chính lại. Ta thừa nhận rằng, trong trường hợp này, dòng điệnĠlà tổng của hai dòng điện: Dòng điện dịch, đồng nhất với dòng điện dịch trong chân không,Ġ và dòng điện phân cực Ġ(ở trên, ta chỉ mới xét một nhóm electron đồng nhất, nếu xét tất cả các nhóm electron đồng nhất thì dòng điện phân cực toàn phần làĠ. x z y E r V r H r H . 6 dt ds eN ds dq i p == dt sd eNi p r r = Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . n = 1,33 nhưngĠ ( 8, 94. Như vậy về điểm này, thuyết điện từ đã có những hạn chế của nó. Ngoài ra hệ thứcĠ không cho thấy ảnh hưởng của bước sóng đối với ch ết suất. Vì những hạn chế đó, ta. hạn chế đó, ta không thể chỉ dùng thuyết điện tử của Maxwell để giải thích hiện tượng tán sắc. Muốn giải thích hiện tượng này ta phải để ý tới tác dụng của véctơ chấn động sáng (véctơ điện trườngĠ). Hay dạng véctơ là : (4. 1) Như vậy để giải thích hiện tượng tán sắc ta vẫn dùng được các hệ thức trong thuyết điện từ của Maxwell nhưng dòng điệnĠ trong công thức (4. 1) phải được hiệu chính