Bài giảng Vật lý 1: Phân cực ánh sáng - TS. Nguyễn Kim Quang

Bài giảng Vật lý 1: Phân cực ánh sáng cung cấp cho người học các kiến thức: Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực, phân cực do phản xạ và khúc xạ, phân cực do lưỡng chiết, sự quay của mặt phẳng phân cực. Mời các bạn cùng tham khảo.

23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực Phân cực phản xạ khúc xạ Phân cực lưỡng chiết Sự quay mặt phẳng phân cực QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực Ánh sáng sóng ngang Sóng phát từ nguồn sáng tự nhiên gồm số lớn phân tử phát xạ ngẫu nhiên nên vectơ E chùm ánh sáng dao động bình đẳng theo phương  phương truyền Ánh sáng tự nhiên (từ mặt trời, vật nóng, đèn, ) ánh sáng không phân cực (unpolarized) Khi cho AS tự nhiên qua lọc phân cực (polarizing filter) làm cho vectơ E dao động chủ yếu theo phương định, gọi ánh sáng phân cực (polarized light) Bộ lọc phân cực toàn phần cho truyền qua thành phần dao động // với trục phân cực (Polarizing axis, transmission axis), gọi phân cực thẳng (linearly Polarized) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực - Định luật Malus Chỉ có thành phần E= E.cos truyền qua kính phân tích (Analyzer) cường độ ánh sáng truyền qua là: I = kE∥2 = I0 cos ϕ (định luật Malus) (I0 cường độ ánh sáng phân cực ứng với góc  = 0) PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang =0  = 90o (Hai kính phân cực ứng với góc trục phân cực) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ Tính phân cực tia phản xạ khúc xạ Với góc tới (khác góc phân cực Brewster): + Sóng phản xạ phân cực phần chủ yếu theo phương  mặt phẳng tới + Sóng khúc xạ phân cực phần chủ yếu theo phương // mặt phẳng tới QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ Điều kiện tia phản xạ phân cực toàn phần Khi góc tới góc phân cực P=B (góc Brewster), tia sóng phản xạ khúc xạ vng góc nhau: b = 900 - B Theo định luật khúc xạ: na.sinB = nb.sinb= nb.sin(900 - B) = nb.cosB  tgθB = nb (Định luật Brewster) na Định luật khám phá thực nghiệm (1812) sau rút từ việc giải hệ PT Maxwell Sóng phản xạ phân cực thẳng theo phương  mặt phẳng tới Sóng khúc xạ phân cực phần chủ yếu theo phương // mặt phẳng tới CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ - Ứng dụng Chế tạo kính đeo mắt phân cực, kính lọc phân cực cho máy ảnh Khi ánh sáng mặt trời, đèn xe chiếu mặt đường nhẵn hay mặt nước, ánh sáng phản xạ gây chói mắt phân cực chủ yếu theo phương ngang Nếu sử dụng kính phân cực theo phương dọc giảm thiểu chói ánh sáng phản chiếu làm cho cảnh vật ảnh chụp nhìn rõ QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ - Ứng dụng Mang kính phân cực dọc để khử ánh sáng phản xạ phân cực ngang, nhìn rõ vật nước CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ - Ứng dụng (a) (b) Hiệu ứng lọc phân cực làm giảm độ chói ánh sáng phản xạ từ mặt nước Hình (a) khơng sử dụng kính lọc, hình (b) có sử dụng kính lọc phân cực Mang kính phân cực giúp quan sát hiệu vùng phủ tuyết, nước QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Hai ảnh chụp với máy ảnh có gắn kính phân cực với trục phân cực theo phương thẳng đứng theo phương nằm ngang 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang (đỏ) (Xanh) Hiệu ứng tán xạ Rayleigh Ánh sáng từ mặt trời tán xạ từ phân tử khí khí phân cực theo phương vng góc Ánh sáng bước sóng ngắn (xanh lam) bị tán xạ mạnh ánh sáng đỏ, làm bầu trời có màu xanh 12 QUANG SĨNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực lưỡng chiết Lưỡng chiết tượng xảy ánh sáng qua số loại tinh thể bất đẳng hướng (như calcite, ruby, thạch anh ), bị tách thành hai tia sáng: tia thường O (Ordinary) tia bất thường E (Extraordinary) - Tia thường O có chiết suất no khơng đổi theo phương truyền sóng (tuân theo định luật khúc xạ) phân cực theo phương  mặt phẳng chứa tia thường quang trục - Tia bất thường E có chiết suất ne thay đổi theo phương truyền sóng (khơng tn theo định luật khúc xạ) phân cực theo phương // mặt phẳng chứa tia bất thường quang trục Nếu ne < no : tinh thể âm; Nếu ne > no : tinh thể dương CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 23/06/2016 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực lưỡng chiết - Lưỡng chiết nhân tạo Lưỡng chiết biến dạng (Phương pháp quang đàn hồi) - Vật có tính bất đẳng hướng bị nén hay kéo dãn - Phương nén hay kéo dãn trở thành quang trục vật có tính lưỡng chiết - Ánh sáng qua vật bị tách thành tia thường (chiết suất no) tia bất thường (ne) Hiệu chiết suất môi trường: no – ne = C.p Với p: áp suất tác dụng lên vật; C: hệ số phụ thuộc vật liệu bước sóng ánh sáng - Hiệu pha tia thường bất thường qua bề dày vật: ∆ϕ = 2π 2πCp n o − ne d = d λ λ - Ánh sáng phân cực truyền qua vật liệu thay đổi phương dao động - Ứng dụng: dùng PP quang đàn hồi để nghiên cứu phân bố áp suất vật, phân tích ứng suất , khả chịu nén căng vật liệu cơng trình 14 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực lưỡng chiết - Lưỡng chiết nhân tạo Lưỡng chiết điện trường (Hiệu ứng Kerr) - Một số chất lỏng trở nên bất đẳng hướng tác động điện trường - Quang trục phương điện trường - Ánh sáng qua chất lỏng bị tách thành tia thường (chiết suất no) tia bất thường (ne) Hiệu chiết suất môi trường: no – ne = kE2 Với E: cường độ điện trường tác dụng lên chất lỏng, k: số Kerr phụ thuộc vật liệu - Hiệu pha tia thường bất thường qua bề dày chất lỏng: ∆ϕ = 2π n − ne d = 2πkE d λ o - Ánh sáng phân cực truyền qua chất lỏng thay đổi phương dao động - Ứng dụng: chế tạo van quang học đóng mở ánh sáng truyền qua nhanh, màng hình tinh thể lỏng LCD 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng hình LCD 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ...23/06/2016 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG QUANG SÓNG TS Nguyễn Kim Quang Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực - Định luật Malus Chỉ có thành phần E= E.cos truyền qua kính phân tích (Analyzer) cường độ ánh sáng. .. 23/06/2016 QUANG SÓNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ Tính phân cực tia phản xạ khúc xạ Với góc tới (khác góc phân cực Brewster): + Sóng phản xạ phân cực phần... nhìn rõ QUANG SĨNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG TS Nguyễn Kim Quang Phân cực ánh sáng phản xạ khúc xạ - Ứng dụng Mang kính phân cực dọc để khử ánh sáng phản xạ phân cực ngang, nhìn rõ vật nước CuuDuongThanCong.com