- Ánh sáng Mặt Trời và hầu nhƣ mọi dạng nguồn chiếu sáng tự nhiên và nhân
tạo khác đều tạo ra sóng ánh sáng có vectơ điện trƣờng dao động trong mọi mặt
phẳng vuông góc với hƣớng truyền sóng. Nếu nhƣ vectơ điện trƣờng hạn chế dao
động trong một mặt phẳng bởi sự lọc chùm tia với những chất liệu đặc biệt, thì ánh
sáng đƣợc xem là phân cực phẳng, hay phân cực thẳng đối với hƣớng truyền, và tất cảsóng dao động trong một mặt phẳng đƣợc gọi là mặt phẳng song song, hay mặt
phẳng phân cực.
- Mắt ngƣời không có khả năng phân biệt giữa ánh sáng định hƣớng ngẫu nhiên và ánh sáng phân cực, và ánh sáng phân cực phẳng chỉ có thể phát hiện qua cƣờng độ hoặc hiệu ứng màu, ví dụ nhƣ sự giảm độ chói khi mang kính râm. Trong thực tế, con ngƣời không thể nào phân biệt giữa ánh sáng thực độ tƣơng phản cao nhìn thấy trong kính hiển vi ánh sáng phân cực và hình ảnh tƣơng tự của cùng mẫu vật ghi bằng kĩ thuật số (hoặc trên phim) và rồi chiếu lên màn hứng với ánh sáng không phân cực. Ý niệm cơ bản của sự phân cực ánh sáng đối với một chùm ánh sáng không phân cực đi tới hai bản phân cực thẳng. Vectơ điện trƣờng vẽ trong chùm ánh sáng tới dƣới dạng sóng sin dao động theo mọi hƣớng (360 độ, mặc dù chỉ có 6 sóng, cách nhau 60 độ đƣợc vẽ trong hình). Trong thực tế, vectơ điện trƣờng của ánh sáng tới dao động vuông góc với hƣớng truyền với sự phân bố đều trong mọi mặt phẳng trƣớc khi chạm phải bản phân cực thứ nhất.
- Các bản phân cực thực ra là những bộ lọc gồm các phân tử polymer chuỗi dài định theo một hƣớng. Chỉ có ánh sáng tới dao động trong cùng mặt phẳng với các phân tử polymer định hƣớng bị hấp thụ, còn ánh sáng dao động vuông góc với mặt
phẳng polymer thì truyền qua bộ lọc phân cực thứ nhất. Hƣớng phân cực của bản phân cực thứ nhất là thẳng đứng nên chùm tia tới sẽ chỉ truyền qua đƣợc những sóng có vectơ điện trƣờng thẳng đứng. Sóng truyền qua bản phân cực thứ nhất sau
đó bị chặn lại bởi bảnphân cực thứ hai, do bản phân cực này định hƣớng ngang đối với vectơ điện trƣờng trong sóng ánh sáng. Ý tƣởng sử dụng hai bản phân cực định hƣớng vuông góc với nhau thƣờng đƣợc gọi là sự phân cực chéo và là cơ sở cho ý tƣởng về kính hiển vi ánh sáng phân cực.
Bài tập vận dụng
Bài 1: Giữa hai nicôn bắt chéo nhau của một đƣờng kế, ngƣời ta đặt ống thủy
tinh dài 20cm chứa dung dịch đƣờng có nồng độ
c = 67,8 độ.cm3/g.dm .Tính góc quang mặt phẳng phân cực do đƣờng gây ra? Lời giải:
20cm = 2dm
Ta có công thức tính góc quang mặt phẳng phân cực là: . .l c Thay số vào ta có: 0 67,8.2.0, 2 27,12
Bài 2: Giả sử ánh sáng phân cực thẳng đƣợc chiếu vào bản của một phần tử
bƣớc sóng sao cho mặt phẳng dao động của vectơ sáng làm thành với bản một góc ∝ = 00 ; ∝ = 900 và 0<∝<900
Hãy mô tả đặc tính của ánh sáng qua bản? Lời giải:
Ta đã biết hình chiếu của vectơ dao động sáng đi qua bản một phần tƣ bƣớc sóng lên các trục xx và yy đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
x = a.cosωt (1)
y = b.cos(ωt-δ) (2)
Trong đó: 2
là độ dịch pha do ánh sáng truyền qua bản một phần tƣ bƣớc sóng.
a = Acos∝ và b = Asin∝là biên độ của vectơ dao động sáng của ánh sáng
phân cực thẳng tới bản một phần tƣ bƣớc sóng và ∝là góc giữa phƣơng của các dao động này và trục quang học của bản.
Thay các giá trị đã cho vào (1) và (2) ta đƣợc: Với ∝ = 00 x = Acosωt ; y = 0 ∝ = 900 x = 0 ; y = Acos(ωt-δ) 0<∝<900 : x = Acos∝.cosωt y = Asin∝.cos(ωt-δ) Từ đó ta có thể kết luận:
Nếu góc giữa vectơ và quang trục của bản bằng 0 hay bằng 900 ( ∝ = 00 ;
∝ = 900 ) thì DĐ vẫn còn là phân cực thẳng. Trong trƣờng hợp đầu không
xảy ra sự dịch chuyển pha ; trong trƣờng hợp sau có sự dịch chuyển pha.
Nếu 0<∝<900 thì bản biến ánh sáng phân cực thẳng thành áng sáng phân cực elip. Đặc biệt, khi
4
phân cựcthẳng thành phân cực tròn.
Bài 3: Làm thế nào để phân biệt đƣợc ánh sáng tự nhiên với ánh sáng phân cực
tròn, ánh sáng tự nhiên với hỗn hợp của ánh sáng tự nhiên với ánh sáng phân cực tròn? Lời giải:
Dùng bản một phần tƣ bƣớc sóng và máy phân tích ( chẳnghạn nicôn ) .Chiếu ánh sáng cần nghiên cứu qua bản và nicôn rồi quay nicôn quanh phƣơng truyền sáng.