13.5.1. Ánh sáng tự nhiên
– Nguồn gốc: Mặt Trời, bóng đèn, …
– Tính chất: là những đoàn sóng nối tiếp nhau, mỗi đoàn sóng là một sóng ngang.
+ Vectơ cường độ điện trường của ánh sáng tự nhiên hướng theo mọi phương trong mặt phẳng vuông góc với phương truyền.
13.5.2. Ánh sáng phân cực thẳng
a) Định nghĩa
– Ánh sáng phân cực hoàn toàn (ánh sáng phân cực thẳng) là ánh sáng có vectơ cường độ điện trường Er
chỉ dao động theo một phương xác định.
– Ánh sáng tự nhiên có thể coi là tập hợp của vô số ánh sáng phân cực hoàn toàn dao
động theo mọi phương vuông góc với tia sáng.
– Sự phân cực ánh sáng là hiện tượng biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực.
– Ánh sáng phân cực một phần: là ánh sáng có vectơ Er dao động theo phương này ưu tiên hơn theo phương khác.
– Độ phân cực (P) của một chùm tia sáng tỉ số giữa cường độ của phần chùm tia sáng bị phân cực và cường độ toàn phần của nó.
max min ( ) max min I I P % I I − = + (13-10) + Ánh sáng phân cực thẳng: P = 100%, ánh sáng tự nhiên P = 0 Hình 13.3
b) Thí nghiệm về ánh sáng phân cực thẳng
– Dùng bản tuamalin
13.5.3. Sự phân cực ánh sáng do phản xạ và khúc xạ. Định luật Brewster (tự đọc)
*) Tài liệu học tập chương 13
1. Lương Duyên Bình, Ngô Phú An, Lê Băng Sương, Nguyễn Hữu Tăng (2003),Vật lý đại
cương, tập III phần một, Nhà Xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
2. Lương Duyên Bình (2001), Bài tập vật lí đại cương, tập 3, Nhà Xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
*)Câu hỏi, bài tập và đề tài thảo luận chương 13
Câu 1. Bản chất điện từ của ánh sáng? Nội dung nguyên lý chồng chất điện trường?
Câu 2. Điều kiện giao thoa của sóng ánh sáng? Sự giao thoa của hai sóng ánh sáng kết hợp?
Câu 3. Khảo sát hiện tượng giao thoa với ánh sáng trắng (công thức xác định vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân, hình ảnh giao thoa, trường giao thoa).
Câu 4. Các phương pháp quan sát hiện tượng giao thoa với nguồn điểm: khe Young, lưỡng gương Fresnel, gương Lloyd, sóng đứng ánh sáng?
Câu 5. Khảo sát giao thoa bởi bản mỏng: bản mỏng có độ dày không đổi, bản mỏng có độ dày thay đổi, vân nêm, vân tròn Newton.
Câu 6. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng? Nội dung nguyên lý Huyghen-Fresnel?
Câu 7. Vận dụng phương pháp đới cầu Fresnel để khảo sát sự nhiễu xạ của sóng cầu? Nhiễu xạ của sóng phẳng?
Câu 8. Mô tả sự nhiễu xạ qua một khe hẹp, qua nhiều khe hẹp và qua một lỗ tròn?
Câu 9. Cách tử phẳng: định nghĩa và cách chế tạo? Sự phân bố cường độ sáng trong chùm sáng nhiễu xạ bởi cách tử? Quang phổ cho bởi cách tử?
Câu 10.Định nghĩa, tính chất và cách biểu diễn của ánh sáng tự nhiên, ánh sáng phân cực thẳng và ánh sáng phân cực một phần.
Câu 11.Trình bày thí nghiệm về ánh sáng phân cực thẳng và giải thích kết quả thu được.
Bài 13.1. Một nguồn sáng đơn sắc phát ra ánh sáng có bước sóng 0,6 µm. Chiếu ánh sáng trên vào hai khe hẹp song song cách nhau l = 1mm và cách đều nguồn sáng. Trên một màn ảnh đặt song song và cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn D = 1m, người ta thu được một hệ thống vân giao thoa.
a) Tính khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp nếu toàn bộ hệ thống đặt trong không khí? b) Xác định vị trí của ba vân tối đầu tiên?
c) Đặt trước một trong hai khe hở một bản mỏng phẳng trong suốt có hai mặt song song, dày 12µm và có chiết suất n = 1,5. Khi đó hệ thống vân giao thoa có gì thay đổi?
d) Nếu không đặt bản mỏng, mà lại đổ vào khoảng giữa màn ảnh và mặt phẳng chứa hai khe một chất lỏng thì bề rộng của mỗi vân giao thoa bây giờ là i’ = 0,45mm. Tính chiết suất của chất lỏng?
Bài 13.2. Cho một chùm ánh sáng đơn sắc song song có bước sóng λ = 0,6µm, được rọi vuông góc với một mặt nêm thủy tinh (chiết suất n = 1,5). Xác định góc nghiêng của nêm. Biết rằng khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp bằng 1mm (góc nghiêng của nêm rất bé sinα≈α).
Bài 13.3. Ánh sáng trắng có bước sóng đều trong cả vùng khả kiến 0,43µm đến 0,69µm đến đập vuông góc lên một bản mỏng có chiết suất n = 1,33; có độ dày không đổi d = 0,32µm lơ lửng trong không khí. Hỏi với bước sóng λ nào thì ánh sáng phản xạ từ bản mỏng là sáng nhất đối với người quan sát?
Bài 13.4. Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song, bước sóng λ= 0,5µm thẳng góc với một lỗ tròn bán kính r = 1mm. Sau lỗ tròn có đặt một màn quan sát song song với mặt lỗ. Xác định
khoảng cách lớn nhất từ lỗ tròn tới màn quan sát để tâm của hình nhiễu xạ trên màn vẫn còn là một vết tối.
Bài 13.5. Một chùm tia sáng đơn sắc song song, bước sóng λ= 0,6µm được rọi vuông góc với một khe hình chữ nhật hẹp, có bề rộng b = 0,1mm. Đặt ngay sau khe một thấu kính. Tìm bề rộng của vân cực đại chính giữa trên màn quan sát đặt tại tiêu diện của thấu kính và cách thấu kính D = 1m.
Bài 13.6. Một chùm tia sáng đơn sắc song song (λ = 5.10−5cm) được rọi thẳng góc với một khe hẹp có bề rộng b = 2.10−3cm. Tính bề rộng của ảnh của khe trên một màn quan sát đặt cách khe một khoảng d = 1m (bề rộng của ảnh là khoảng cách giữa hai cực tiểu đầu tiên ở hai bên cực đại chính giữa).
Bài 13.7. Bề dày nhỏ nhất của bản 1/2 bước sóng là 1,6µm. Biết nếu chiết suất của bản đối với tia thường và tia bất thường lần lượt là nO= 1,658 và ne= 1,488. Xác định bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm.