14_VL2_2015_Chuong_4

PowerPoint Presentation Chương 4 PHÂN CỰC ÁNH SÁNG Nội dung I Ánh sáng tự nhiên & ánh sáng phân cực II Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng III Phương pháp tạo ánh sáng phân cực elip, quay hướn[.]

Chương 4

PHÂN CỰC ÁNH SÁNG

Nội dung

I.Ánh sáng tự nhiên & ánh sáng phân cực

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng III.Phương pháp tạo ánh sáng phân cực elip, quay hướng phân cực

Hai ảnh sau chụp cùng một cảnh nhưng cho ra kết quả khác nhau Hãy chỉ ra những chổ khác nhau đó.

Có thể nhìn rõ những khung cảnh xung quanh thác nước (ảnh phải)

Hai ảnh sau chụp cùng một cảnh nhưng cho ra kết quả khác nhau Hãy chỉ ra những chổ khác nhau đó.

Có thể nhìn rõ những vật dưới mặt nước trong ảnh bên trái.

Ảnh phải: chụp bằng máy ảnh thông thường

Ảnh trái: chụp bằng máy ảnh có gắn kính phân cực

I.Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực

Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng phát ra từ các vật thể trong tự nhiên như mặt trời, nến, dây tóc nóng đỏ, v.v….

Chẳng hạn xét dây tóc bóng đèn

Trong dây tóc bóng đèn có vô số nguyên tử

Mỗi nguyên tử phát ra một sóng điện từ có vector cường độ điện trường (màu đỏ) hướng theo một phương nhất định.

Tuy nhiên có nhiều nguyên tử nên trong ánh sáng tự nhiên có nhiều vector cường độ điện trường, mỗi vector hướng theo một phương khác nhau.

Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng không phân cực.

Kí hiệu ánh sáng tự nhiên

Để đơn giản, đôi khi chúng ta chỉ cần vẽ hai mũi tên chéo nhau dạng chữ thập.

Khi ánh sáng tự nhiên tương tác với môi trường vật chất sẽ sinh ra ánh sáng phân cực.

Khi ánh sáng tự nhiên đi qua bản tinh thể tuamalin sẽ sinh ra ánh sáng phân cực.

Khi ánh sáng tự nhiên đi qua bản tinh thể tuamalin sẽ sinh ra ánh sáng phân cực.

Ánh sáng phân cực là ánh sáng có vector cường độ điện trường hướng theo một phương duy nhất.

Ánh sáng phân cực thẳng (phân cực tuyến tính)

Hoặc phương thay đổi theo những quy luật nhất định.

Ánh sáng phân cực elip (phải)

E:\Day_mon_quang_hoc\ Chuong_4\Phan_cuc_tha ng_elip.swf

Ngoài ra còn có ánh sáng phân cực tròn

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng Ứng dụng phản xạ và khúc xạ

Ở đây mặt phẳng tới là mặt phẳng tờ giấy.

Với góc tới tùy ý, cả tia phản xạ và khúc xạ đều chứa thành phần phân cực song song và vuông góc với mặt phẳng tới (phân cực một phần).

Khi góc tới i 1 thỏa mãn tgi 1 =n 21

Tia phản xạ chỉ chứa thành phần phân cực vuông góc với mặt phẳng tờ giấy (phân cực toàn phần).

Góc tới này gọi là góc tới Brewter.

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng Phân cực do lưỡng chiết (trong tinh thể)

Tinh thể KDP

Tinh thể Băng lan (CaCO3) Tinh thể Băng lan (CaCO3)

Hãy xét cấu trúc bên trong nó

Các nguyên tử sắp xếp rất đều đặn

Các nguyên tử sắp xếp rất đều đặn

Khi ánh sáng đơn sắc qua nước các tia sáng không

bị tách ra.

Khi ánh sáng qua tinh thể nó sẽ bị tách ra Hiện tượng lưỡng chiết

Tia thường và tia bất thường có phương phân cực vuông góc nhau.

Tia thường và tia bất thường có phương phân cực vuông góc nhau.

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng Phân cực do hấp thụ chọn lọc

Một số tinh thể có khả năng hấp thụ các tia sáng phân cực theo hướng này nhưng không hấp thụ các tia sáng phân cực theo hướng khác (Tuamalin).

Một số tinh thể có khả năng hấp thụ các tia sáng phân cực theo hướng này nhưng không hấp thụ các tia sáng phân cực theo hướng khác (Tuamalin).

Trục quang học (quang trục)

Dùng hai bản tuamalin, chúng ta có thể tạo ra ánh sáng phân cực và phân tích hướng phân cực của nó.

Dùng hai bản tuamalin, chúng ta có thể tạo ra ánh sáng phân cực và phân tích hướng phân cực của nó.

Bản tuamalin thứ nhất gọi là kính phân cực Bản tuamalin thứ hai gọi là kính phân tích

Kính phân cực là một thiết bị quang học chuyển ánh sáng không phân cực thành ánh sáng phân cực.

Kính phân cực là một thiết bị quang học chuyển ánh sáng không phân cực thành ánh sáng phân cực.

Kính phân tích là một thiết bị quang học phát hiện hướng phân cực của ánh sáng phân cực thẳng.

Kính phân tích là một thiết bị quang học phát hiện hướng phân cực của ánh sáng phân cực thẳng.

Tổng quát

Giả sử kính phân cực tạo với kính phân tích một góc α.

Giả sử kính phân cực tạo với kính phân tích một góc α.

Cường độ ánh sáng sau kính phân cực là I1

Cường độ ánh sáng sau kính phân cực là I1

Cường độ ánh sáng sau kính phân cực là I1

Cường độ ánh sáng sau kính phân cực là I1Cường độ ánh sáng sau kính phân tích là I2Cường độ ánh sáng sau kính phân tích là I2Mối quan hệ giữa chúng là:

Mối quan hệ giữa chúng là:

Công thức trên biểu diễn định luật Maluyt

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng Bản pôlarôit

Bản là một lưới dây dẫn, khoảng cách giữa các dây dẫn nhỏ hơn một bước sóng.

Hệ sẽ cho toàn bộ ánh sáng có vector cường độ điện trường vuông góc với dây đi qua

Nhưng nếu vector cường độ điện trường song song với dây, các dòng điện cảm ứng hình thành trong dây và năng lượng sóng bị hấp thụ.

II.Các phương pháp tạo ánh sáng phân cực thẳng Lăng kính Nicol

Nguyên tắc chung:

Hoạt động dựa trên hiện tượng lưỡng chiết và phản

xạ toàn phần.

Phương pháp chế tạo và cấu trúc:

bằng ba lần chiều rộng (BC=3BA).

Cắt khối tinh thể dọc theo mặt phẳng qua BD và vuông góc với mặt phẳng chính, rồi dùng nhựa thơm Canada dán chúng lại với nhau.

ABCD gọi là mặt phẳng chính

Có thể dùng hai lăng kính Nicol làm kính phân cực

và kính phân tích:

Chuong_4\Phan_cuc_tha ng_elip.swf

Chúng ta tạo ánh sáng phân cực elip từ ánh sáng phân cực thẳng thông qua một bản tinh thể có độ dày thích hợp.

Một số kiến thức cơ bản về tinh thể

Tinh thể KDP

Tinh thể Băng lan (CaCO3) Tinh thể Băng lan (CaCO3)

Hãy xét cấu trúc bên trong nó

Các nguyên tử sắp xếp rất đều đặn

Các nguyên tử sắp xếp rất đều đặn

Tinh thể

Trục quang học của tinh thể

Trục quang học

Khi tia sáng tới tạo một góc nào đó với trục quang học, nó sẽ bị tách ra.

Trong hai tia bị tách, tia tuân theo định luật khúc

xạ gọi là tia thường, chiết suất tia thường có giá trị không đổi, kí hiệu là no.

Trong hai tia bị tách, tia tuân theo định luật khúc

xạ gọi là tia thường, chiết suất tia thường có giá trị không đổi, kí hiệu là no.

Tia không tuân theo định luật khúc xạ gọi là tia bất thường, chiết suất tia bất thường thay đổi, giá trị chiết suất của nó phụ thuộc vào sự định hướng của nó so với trục quang học, kí hiệu là

ne.

Tia không tuân theo định luật khúc xạ gọi là tia bất thường, chiết suất tia bất thường thay đổi, giá trị chiết suất của nó phụ thuộc vào sự định hướng của nó so với trục quang học, kí hiệu là

ne.

Tia thường và tia bất thường có phương phân cực vuông góc nhau.

Tia thường và tia bất thường có phương phân cực vuông góc nhau.

Khi tia sáng tới song song với trục quang học,

Trục quang học

Tia thư

ờng Tia bấ

Khi tia sáng tới vuông góc với trục quang học,

Trục quang học

T ia th ườ ng

T ia b

ất th ườ ng

Các tia thường và tia bất thường cũng xuất hiện, nhưng chúng không tách ra.

Chiết suất của chúng khác nhau rất nhiều, phương phân cực vuông góc nhau

Xoay lại hình để dễ quan sát

Trục quang học

Tia thường Tia bất thường

Cho ánh sáng chiếu vuông góc với trục quang học của tinh thể.

Tùy theo độ dày của bản tinh thể mà ánh sáng ở đầu

ra có thể có những chế độ phân cực khác nhau.

Trục quang học

Trục quang học

α

Trục quang học

Trục quang học

Trục quang học

Tia thường Tia bất thường

Giải thích định lượng

Vector điện trường của ánh sáng tới, tia thường và tia bất thường như sau:

α

E

E 0

E e

Giả sử biên độ của sóng tới là A (E=A.cosωt)

Hiệu quang lộ của hai sóng:

Hiệu quang lộ của hai sóng:

Hiệu pha của hai sóng:

Sóng thường tại đầu ra:

Sóng bất thường tại đầu ra:

Điện trường toàn phần tại đầu ra là tổng của hai

điện trường này

Theo lý thuyết dao động đã học, dao động tổng hợp

sẽ là dao động elip.

Đây chính là bài toán tổng hợp hai dao động cùng tần số và vuông góc nhau

Phương trình của elip này là:

Phương trình trên cũng chuyển thành dạng đường thẳng hệ số góc âm

Chiếu ánh sáng theo phương song song với trục quang học của tinh thể thạch anh, hướng phân cực vẫn thay đổi Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng quang hoạt.

Quay hướng phân cực do hiệu ứng quang hoạt