10.1.1. Ánh sáng tự nhiên
Ta biết rằng nguyên tử phát ra ánh sáng dưới dạng những đoàn sóng nối tiếp nhau. Mỗi đoàn có E luôn dao động theo phương xác định vuông góc với tia sáng (hình 10.1). Nhưng do tính chất hỗn loạn của các vận động bên trong nguyên tử, vectơ
E trong các đoàn sóng do một nguyên tử phát ra
có thể dao động theo những phương khác nhau xung quanh tia sáng. Mặt khác nguồn sáng mà chúng ta xét dù có kích thước rất nhỏ cũng bao gồm rất nhiều nguyên tử, phương dao
động của vectơ E trong các đoàn sóng do các nguyên tử phát ra cũng thay đổi hỗn loạn xung quanh tia sáng. Như vậy, ánh sáng từ một nguồn phát ra có cường độđiện 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.
10.1.2. Ánh sáng phân cực
Thực nghiệm chứng tỏ, khi ánh sáng tự nhiên đi qua môi trường bất đẳng hướng thì do tác dụng của môi trường lên ánh sáng làm cho E chỉ dao động theo một phương xác định.
Ánh sáng có vectơ cường độđiện trường chỉ dao động theo một phương xác định 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 gọi mặt phẳng dao động.
Mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc mặt phẳng dao động được gọi mặt phẳng phân cực.
Trường hợp tác dụng của môi trường lên ánh sáng tự nhiên làm cho E dao động theo mọi phương nhưng có phương dao động mạnh có phương dao động yếu.
Ánh sáng có vectơ cường độđiện trường dao động theo mọi phương nhưng có phương dao động mạnh có phương dao động yếu được gọi là ánh sáng phân cực một phần.
Phương truyền ánh sáng (tia sáng)
Hình 10.1. Ánh sáng tự nhiên.
=> Như vậy: Ánh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp vô số ánh sáng phân cực toàn phần dao động theo tất cả mọi phương vuông góc với tia sáng.
Trong những điều kiện nào đó, các tinh thể có thể biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực. Tuamalin (hợp chất Alumini Silicôbôsit) là một trong những tinh thể như
vậy.
Thực nghiệm, đã chứng tỏ rằng bản Tuamalin dày khoảng 1 mm trở lên chỉ cho qua những ánh sáng nào đó có E nằm trong một mặt phẳng xác định, đó là mặt phẳng chứa một phương đặc biệt với tia sáng. Còn ánh sáng có phương vuông góc với mặt phẳng trên sẽ không
đi qua bản (hình 10.3).
Trong trường hợp bản Tuamalin có quang trục song song với cạnh AB, còn các tia chiếu vào vuông góc với mặt ABCD thì vì ánh sáng là sóng ngang, nên tia sáng sau bản Tuamalin có E song song với quang trục của bản.
Lấy bản Tuamalin T2 (đặt T2 sau T1). Gọi α là góc giữa hai quang trục (hình 10.4). Do tính chất của bản Tuamalin biên độ dao động sáng sau bản T2 là:
a2 = a1.cosα Cường độ sáng sau bản T2 sẽ là: 2 2 2 2 1 I =a =I .cos α (10.1) Trong đó: 2 1 1 I =a là cường độ sáng sau bản T1. ∆ Hình 10.3. A B D C
Hai quang trục 1 và 2 vuông góc với nhau. ∆1
T1 T2
∆2 Hai quang trục 1 và 2 song song với nhau.
∆1 ∆2
T1 T2
Hình 10.4. Sự truyền ánh sáng qua hai bản tuamalin. α
1
a
2
Giữ T1 cốđịnh và quay bản T2 xung quanh tia sáng thì I2 sẽ thay đổi + Lúc 2 quang trục song song với nhau (α = 0) thì I2=I2max =I1. + Lúc 2 quang trục vuông góc với nhau (α = 90º) thì I2=I2min =0. Người ta gọi T1 là kính phân cực. T2 là kính phân tích.
Công thức (10.1) là định lý Malus: Khi cho một chùm sáng tự nhiên rọi qua 2 bản Tuamalin có quang trục hợp với nhau góc α thì cường độ sáng nhân được tỉ lệ với cos2α.
Dùng bản Tuamalin ta có thể phân biệt được một chùm sáng là ánh sáng tự nhiên hay ánh sáng phân cực. Nếu tia sáng là ánh sáng tự nhiên thì sau khi qua bản Tuamalin cường
độ ánh sáng sau bản không đổi, nếu là ánh sáng phân cực thì cường độ sáng thay đổi.