a. Ánh sáng tự nhiên
Ánh sáng từ một nguồn phát ra ( mặt trời, dây tóc nung đỏ …) có vectơ cường độ điện trường dao động theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng. Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động đều đặn theo mọi phương vuông góc với tia sáng được gọi là ánh sáng tự nhiên.
Để biểu diễn ánh sáng tự nhiên, người ta vẽ trong mặt phẳng vuông góc với tia sáng các vectơ cường độ điện trường có trị số bằng nhau phân bố đều đặn xung quanh tia sáng.
b. Ánh sáng phân cực
Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường chỉ dao động theo một phương xác định được gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toàn phần.
Mặt phẳng chứa tia sáng và phương dao động của vectơ E được gọi là mặt phẳng dao động , còn mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc với mặt phẳng dao động được gọi là mặt phẳng phân cực.
Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động theo mọi phương vuông góc với tia sáng, nhưng có phương dao động mạnh, có phương dao động yếu được gọi là ánh sáng phân cực một phần.
Ánh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực toàn phần dao động đều đặn theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng.
c. Phân cực ánh sáng do phản xạ và khúc xạ
Thí nghiệm chứng tỏ rằng hiện tượng phân cực ánh sáng cũng xảy ra khi ánh sáng phản xạ hoặc khúc xạ trên mặt phân cách hai môi trường. Một tia sáng tự nhiên đến đập lên mặt phân cách hai môi trường dưới góc tới i, một phần tia sẽ bị phản xạ lại môi trường một, còn một phần khúc xạ vào trong môi trường hai.
Nhờ bản tualamin, ta thấy tia phản xạ là ánh sáng phân cực một phần, theo phương vuông góc với mặt phẳng tới thì vectơ cường độ điện trường có biên độ dao động cực đại. Tia khúc xạ cũng là ánh sáng phân cực một phần và trong mặt phẳng tới vectơ E có biên độ dao động cực đại.
Khi thay đổi góc tới i, người ta thấy mức độ phân cực của tia phản xạ cũng thay đổi. Lúc góc tới i thỏa mãn điều kiện: tgiB n21
thì tia phản xạ trở thành tia phân cực toàn phần, n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường hai đối với môi trường một, ib gọi là góc tới Briuto.
78
Chú ý rằng: Các tia khúc xạ không bao giờ là ánh sáng phân cực toàn phần. Tuy lúc i= ib , tia khúc xạ cũng bị phân cực mạnh nhất.
d. Phân cực do lưỡng chiết
Thực nghiệm chứng tỏ rằng ở một số tinh thể như băng lan, thạch anh… có tính chất đặc biệt là nếu chiếu một tia sáng vào đó thì nói chung ta sẽ được hai tia. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phân cực do lưỡng chiết và là một trong những hiện tượng thể hiện tính bất đẳng hướng của tinh thể về mặt quang học.
Thực nghiệm cho biết trong tinh thể có một phương đặc biệt mà khi truyền theo đó thì tia sáng không bị tách thành hai. Phương đặc biệt ấy gọi là quang trục của tinh thể. Đó là phương ứng với đường chéo aa1 nối liền hai đỉnh ứng với ba góc tù 101o 52’. Bất kỳ đường thẳng nào song song với AA1 cũng là quang trục của tinh thể cả.
Chiếu một tia sáng tự nhiên vuông góc với mặt ACA1C1 của tinh thể. Khi đi vào tinh thể, tia sáng tách thành hai:
+ Một tia truyền thẳng không bị lệch gọi là tia thường. Tia thường có cường độ điện trường nằm trong mặt phẳng chính của
nó (mặt phẳng chứa quang trục và tia bất thường).
+ Một tia đi lệch khỏi phương truyền ban đầu gọi là tia bất thường. Tia bất thường có vectơ cường độ điện trường vuông góc một mặt phẳng đặc biệt gọi là mặt phẳng chính của tia sáng .
Nếu ánh rọi vào tinh thể là ánh sáng tự nhiên thì cường độ của tia thường và tia bất thường như nhau, còn nếu ánh
sáng rọi vào là ánh sáng phân cực thì cường độ của hai tia phụ thuộc vào góc giữa mặt phăng tới và mặt phẳng chính:
Thay đổi góc tới i của tia đập lên mặt abcd, đo góc khúc xạ của tia thường ( io ) và của tia bất thường (ie) , người ta nhận thấy, đối với tia thường:
const n i i 0 0 sin sin (6.48)
Trong đó: no là chiết suất của tinh thể đối với tia thường. Đối với tia bất thường:
const n i i e e sin sin (6.49)
Trong đó: ne là chiết suất của tinh thể đối với tia bất thường, nó phụ thuộc vào góc tới i.
79
Thực nghiệm chứng tỏ rằng, vận tốc của tia bất thường theo phương song song với quang trục là cực tiểu, theo phương đó ve = vo , còn theo phương vuông góc với quang trục , ve có giá trị cực đại.
o e V
V (6.50)
Chiết suất tỷ lệ nghịch với vận tốc, do đó: ne no(6.51)