* Hãy kể tên các nguồn sáng mà SV đã biết ? Những nguồn sáng này có gì chung ?
1.8.1. Ánh sáng tự nhiên.
Như ta đã biết dao động sáng là dao động vectơ cường độ điện trường E của sóng điện từ. Ánh sáng từ các nguồn sáng phát ra (Mặt trời, bóng đèn điện,…) có vectơ cường độ điện trường dao động theo tất cả mọi phương vuông góc với phương truyền sáng.
Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động đều đặn theo mọi phương vuông góc với phương truyền ánh sáng được gọi là ánh sáng tựnhiên.
phương truyền ánh sáng
(tia sáng)
Hình 1.12. Ánh sáng tự nhiên
1.8.2. Ánh sáng phân cực.
Khi cho ánh sáng tự nhiên đi qua một môi trường bất đẳng hướng về mặt quang học, thì trong những điều kiện nhất định nào đó, tác dụng của môi trường lên ánh sáng tự nhiên, vectơ cường độ điện trường chỉ còn dao động theo một phương nhất định. Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường E
chỉ dao động theo một phương xác định được gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực tòan phần.
Hình 1.13 hình 1.14 Mặt phẳng chứa tia sáng và phương dao động của E
gọi là mặt phẳng dao động. Mặt phẳng chứa tia sáng và vuông góc với mặt phẳng dao động 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, phương dao động yếu được gọi là ánh sáng phân cực một phần.
Ánh sáng có đầu mút vectơ cường độ điện trường quay trên một đường tròn (hay ellip) được gọi là ánh sáng phân cực tròn (hay ellip) hình 1.14.
1.8.3. Phân cực do lưỡng chiết.
Khi chiếu ánh sáng tự nhiên qua môi trường bất đẳng hướng thì tính chất phân cực của ánh sáng tự nhiên bị thay đổi. Môi trường bất đẳng hướng là môi trường mà tính chất vật lý theo những hướng khác nhau thì khác nhau. Chẳng hạn như tinh thể thạch anh, tinh thể băng lan.
Khi chiếu một chùm ánh sáng tự nhiên qua môi trường bất đẳng hướng thì ta được hai tia khúc xạ. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng lưỡng chiết.
Trong tinh thể có một phương đặc biệt mà khi truyền theo đó tia sáng không bị tách thành hai tia. Phương đặc biệt này gọi là quang trục của tinh thể (phương AA1
A C1 S Tia sáng tự nhiên tia e tia o Quang trục C A1
Hình 1.15. Phân cực do lưỡng chiết
Hai tia khúc xạ trong hiện tượng lưỡng chiết:
. Một tia tuân theo định luật khúc xạ sini / sinr = n0 = const. Được gọi là tia thường, ký hiệu tia o.
. Một tia không tuân theo định luật khúc xạ sini / sinr = ne const. Được gọi là bất tia thường, ký hiệu tia e.
Rõ ràng vận tốc tia thường trong tinh thể không đổi theo mọi phương. Còn vận tốc tia bất thường trong tinh thể thay đổi theo phương truyền.
Dùng bản tuamalin để phân tích, người ta nhận thấy rằng tia thường và tia bất thường đều là ánh sáng phân cực tòan phần.
Tia thường vectơ cường độ điện trường vuông góc với một mặt phẳng đặc biệt gọi là mặt phẳng chính của tia đó (mặt phẳng chứa tia thường và quang trục), còn tia bất thường vectơ cường độ điện trường nằm trong mặt phẳng chính
của nó (mặt phẳng chứa tia bất thường và quang trục) hình 1.15.
Bài tập chương 1. SÓNG ÁNH SÁNG.
1. PHÂN TÍCH NHỮNG CÂU PHÁT BIỂU ĐÚNG /SAI
1. Vân giao thoa cùng độ nghiêng quan sát được trên mặt của các bản mỏng. 2. Khi thực hiện giao thoa của hai nguồn kết hợp, những điểm có cường độ sáng cực đại là khoảng cách đến nguồn sáng bằng số nguyên lần bước sóng.
3. Khi thực hiện giao thoa bằng 2 khe, khoảng cách hai vân sáng liên tiếp của
ánh sáng đỏ nhỏ hơn khoảng cách hai vân sáng liên tiếp của ánh sáng màu tím.
4. Có thể thực hiện giao thoa bằng ánh sáng đơn sắc với nguồn có kích thước lớn.
5. Vân giao thoa cho bởi khe young là vân định xứ trên màn.
6. Thí nghiệm giao thoa của khe young trong môi trường nước thì vân trung tâm sẽ bị lệch đi so với khi thực hiện trong không khí.
7. Bước sóng đỏ có khoảng vân lớn hơn bước sóng tím.
8. Cường độ sáng nhiễu xạ trên màn khi không có màn chắn bằng bốn lần cường độ sáng do đới thứ nhất gây nên tại đó.
9. Phương pháp đới cầu Fresnel chia mặt đầu sóng thành các đới cầu có diện tích tăng dần theo số nguyên k.
11. Khi thay bước sóng đỏ bằng bước sóng tím số đới Fresnel trên một lỗ tròn tăng lên.
12. Ðộ rộng của vân sáng trung tâm của nhiễu xạ sóng phẳng qua một khe tăng lên khi tăng bước sóng.
2. CÂU HỎI ĐIỀN THÊM
1. Hai dao động kết hợp là...
2. Ðiều kiện để quan sát giao thoa tại những điểm cường độ sáng cực tiểu qua hai khe Young khi ánh sáng qua nhiều môi trường có chiết suất khác nhau là... 3. Khi tia sáng đến phản xạ trên mặt phân giới của môi trường chiết suất lớn hơn không khí...
4. Vân giao thoa cùng độ nghiêng định xứ tại...
5. Giao thoa có thể dùng để kiểm tra... với độ chính xác là 1/10 bước sóng. 6. Vân giao thoa quan sát trên các váng dầu mở gọi là...
7. Quĩ tích những điểm mà hiệu số khoảng cách đến hai nguồn s1, s2... thì cường độ sáng đạt cực tiểu.
8. Sự nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng...
9. Biểu thức biên độ dao động tổng hợp của nhiễu xạ qua các đới cầu Fresnel là...
10. Vị trí những điểm mà dao động tổng hợp của nhiễu xạ qua một khe phẳng có cường độ sáng đạt cực tiểu thỏa điều kiện...
11. Các đới cầu Fresnel được chia trên mặt đầu sóng có tính chất... 12. Bán kính các đới cầu Fresnel tăng lên ...
13. Nếu không có màn chắn cường độ sáng tại điểm P (giao điểm của trục lỗ tròn và màn ảnh) chỉ bằng...
3. CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Thế nào là hai nguồn kết hợp, khái niệm về giao thoa, điều kiện để quan sát giao thoa, điều kiện để quan sát những điểm có cường độ sáng cực đại và cực tiểu. 2. Vị trí những vân giao thoa cực đại và cực tiểu bằng hai khe young, khoảng cách vân, độ dịch chuyển của vân trung tâm khi thay đổi bước sóng và chiết suất, nguyên tắc quan sát giao thoa không định xứ.
3. Thế nào là vân giao thoa cùng độ nghiêng, hiệu quang lộ, sự tăng nửa bước sóng của tia phản xạ ở mặt phân giới. Nơi quan sát giao thoa.
4. Thế nào là vân giao thoa cùng độ dày, sự định xứ của vân trên nêm và vân tròn Newton. Ðiều kiện về độ dày có các điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu.
5. Khái niệm nhiễu xạ; Giải thích sự nhiễu xạ theo Huygens; Phương pháp đới cầu Fresnel; Tính cường độ sáng và biên độ tổng hợp; Màn chắn có lỗ tròn và hình tròn.
6. Khảo sát nhiễu xạ qua một khe của sóng phẳng; Vị trí cực tiểu và cực đại. Công thức tính độ rộng vân trung tâm.
7. Khảo sát nhiễu xạ qua N khe (cách tử nhiễu xạ) của sóng phẳng, vị trí cực tiểu và cực đại. Công thức tính độ rộng cực đại chính.
4. TRẮC NGHIỆM 1. Ðiều kiện để quan sát giao thoa là:
a) Có sự gặp nhau của các dao động sáng cùng phương. b) Có sự gặp nhau của các dao động sáng cùng bước sóng.
d) Câu a và câu c là đúng.
e) Câu a, câu b và câu c là đúng.
2. Một nêm không khí cho giao thoa có khoảng cách 2 vân sáng liên tiếp là 2 mm. Nếu tăng góc nêm lên 2 lần và giảm bước sóng ánh sáng xuống gấp đôi thì khoảng cách hai vân sáng liên tiếp là:
a) 0,5mm b) 1mm c) 2mm
d) 4 mm e) 8mm
3. Một nêm không khí cho giao thoa định xứ. Nếu chiết suất của chất làm nêm lên 2 lần, và giảm bước sóng ánh sáng xuống gấp đôi thì khoảng cách hai vân sáng liên tiếp là so với lúc đầu:
a) không đổi b) tăng 4/3 lần c) giảm 4 lần d) tăng 2 lần e) giảm 2 lần
4. Ánh sáng phân cực không được tạo ra do: a) Sự phản xạ b) Bản polaroit
c) Sự khúc xạ d) Sự hấp thụ có chọn lọc 5. Bầu trời có màu xanh dương là do:
a) Các phân tử của bầu khí quyển có màu xanh dương.
b) Hệ số hấp thu của mắt đối với ánh sáng xanh dương là cao nhất.
c) Sự tán xạ của ánh sáng mặt trời càng mạnh khi bước sóng ánh sáng nhỏ. d) Sự tán xạ của ánh sáng mặt trời càng mạnh khi bước sóng ánh sáng lớn.
6. Tia sáng phản xạ trên mặt thủy tinh: a) Luôn luôn là tia phân cực.
b) nằm trong mặt phẳng tới.
c) Có quang lộ tăng nửa bước sóng.
d) Tia phân cực và nằm trong mặt phẳng tới.
e) Tia phân cực, nằm trong mặt phẳng tới và quang trình tăng nửa bước sóng. 7. Dụng cụ nào cho ta quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng:
a) Hai khe lớn gần nhau đặt trước một nguồn sáng lớn. b) Một khe sáng nhỏ đặt trước một lăng kính.
c) Một khe sáng nhỏ đặt trước hai lăng kính ghép sát. d) Một nguồn sáng đặt trước một dung dịch chất lỏng.
6. Ánh sáng có phân bố theo mọi phương nhưng độ lớn theo các phương khác nhau là:
a) Phân cực phẳng. b) Tự nhiên. c) Laser. d) Phân cực một phần. e) Phân cực phẳng và tự nhiên.
5. BÀI TẬP
1. Một nguồn sáng S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng là 550nm, chiếu vào màn ảnh E cách S một khoảng 11m. Ở điểm giữa màn E và nguồn S có một màn chắn có chứa một lỗ tròn đường kính 4,2mm. Cho biết độ sáng tại trung tâm của hình nhiễu xạ thu được trên màn ảnh lớn hơn hay nhỏ hơn so với độ sáng tại chổ đó khi không có màn chắn.
2. Ánh sáng đơn sắc có bước sóng là 500 nm, chiếu vuông góc vào một khe có bề rộng 0,02 mm. Tìm bề rộng của ảnh khe sáng trên màn ảnh đặt cách khe 1m (thấu kính đặt sát khe sáng).
1. Cường độ sáng nhiễu xạ trên màn khi không có màn chắn bằng bốn lần cường độ sáng do đới thứ nhất gây nên tại đó.
2. Phương pháp đới cầu Fresnel chia mặt đầu sóng thành các đới cầu có diện tích tăng dần theo số nguyên k.
3. Biên độ của các đới Fresnel tạo ra tại giảm dần theo thứ tự của các đới.
4. Khi thay bước sóng đỏ bằng bước sóng tím số đới Fresnel trên một lỗ tròn tăng lên.
5. Ðộ rộng của vân sáng trung tâm của nhiễu xậ sóng phẳng qua một khe tăng lên khi tăng bước sóng.
Chương 2. THUYẾT TƢƠNG ĐỐI EINSTEIN
Khi nghiên cứu những vật thể chuyển động với vận tốc rất lớn gần bằng với vận tốc ánh sáng, người ta thấy rằng cơ học cổ điển của Newton không còn thích hợp nữa. Do đó cần thiết phải xem lại các khái niệm về không gian và thời gian. Việc xem xét này thực hiện trong thuyết tương đối.
2.1. PHÉP BIẾN ĐỔI GALILEO VÀ QUI TẮC TỔNG HỢP VẬN TỐC NEWTON 2.1.1. Nguyên lý tƣơng đối Galileo - phép biến đổi Galileo.
