BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 5 ĐIỆN CỰC ÁNH SÁNG doc

ánh sáng tự nhiên: Véc tơ cường độ điện trường dao động theo tất cả các phương vuông góc với tia sáng E r v r 1.. ánh sáng phân cực: Có véc tơ cường độ điện trường chỉ dao động theo một

Bμi giảng Vật lý đại cương

Tác giả: PGS TS Đỗ Ngọc Uấn

Viện Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Bách khoa Hμ nội

Chương 5

Phân cực ánh sáng

ánh sáng lμ sóng ngang: dao động sáng

vuông góc với phương truyền sóng

E r

v r

1 ánh sáng tự nhiên vμ ánh sáng phân cực

1 ánh sáng tự nhiên:

Véc tơ cường độ điện trường

dao động theo tất cả các

phương vuông góc với tia

sáng

E r

v r

1 ánh sáng phân cực:

Có véc tơ cường độ điện

trường chỉ dao động theo

một phương xác định gọi lμ

AS phân cực thẳng hay AS

phân cực toμn phần

E r

v r

Mặt phẳng chứa phương dao động -> Mặt phẳng dao động

Mặt phẳng dao động Mặt phẳng phân cực

Mặt phẳng chứa tia sáng vμ vuông góc với mặt

phẳng dao động -> Mặt phẳng phân cực

phân cực một phần toμn phần

AS tự nhiên

Phân cực một phần: AS có véc tơ cường độ điện trường dao động theo mọi phương vuông góc với tia sáng, nhưng có phương mạnh, phương yếu

AS tự nhiên có thể coi lμ tập hợp nhiều AS phân cực toμn phần dao động đều đặn theo tất cả các phương vuông góc với tia sáng

AS tự nhiên qua bản Tuamalin (Alumini

Silicorobat AlSiBO5) bị phân cực toμn phần có

E dao động trên mặt phẳng chứa quang trục

E r

song song vớiquang trục

2.Định lý Maluýt (Malus)

a1 , I1 a2 , I2

a2=a1 cosα

α góc giữa hai quang trục

α

=

1

2 2

I

Khi cho một chùm tia sáng tự nhiên rọi qua hai bản tuamalin có quang trục hợp với nhau góc α thì cường độ ánh sáng thu được tỷ lệ với cos2α

kính phân tích kính phân cực

ứng dụng: Dùng bản tuamalin kiểm tra xem AS

có phải lμ phân cực hay không?

Kính chống nắng, trong dụng cụ quang học

2 Phân cực AS do phản xạ vμ khúc xạ AS

tăng i1 mức độ phân cực của tia phản xạ thay đổi, khi i1=iB tia phản xạ

phân cực toμn phần

không khí

thuỷ tinh

Tia phản xạ vμ tia khúc xạ phân cực một phần

i1

tgiB=n21

n21 lμ chiết suất tỷ đối giữa 2 môi trường

iB lμ góc Briutơ

4 Phân cực do lưỡng chiết

Tính lưỡng chiết của tinh thể:

Tinh thể có tính dị hướng -> Khi chiếu 1 tia vμo TT thu được 2 tia truyền qua: Lưỡng chiết

TT băng lan

Thoi-CaCO3

78o08

101o52’

B1

A1

D1

C1

D

C

B

A

1

A1 C

Nếu chiếu tia sáng dọc theo quang trục tia không bị

tách thμnh 2 tia Nếu chiếu tia sáng ⊥ABCD tách thμnh tia thường (0) vμ tia bất thường (e-Không

tuân theo định luật khúc xạ) 0

e

n i

sin

i

sin

0 0

=

=

const

n i

sin

i

sin

e e

≠

=

Mặt phẳng chứa tia thường vμ quang trục lμ mặt phẳng chính

Cả 2 tia e & 0 đều phân cực toμn phần

Băng lan có ne < n0 : tinh thể âm,

Thạch anh có ne > n0 : tinh thể dương

n0 không đổi, ne phụ thuộc vμo góc tới i

Chiết suất của tinh thể đối

với 2 tia

5 Sự quay mặt phẳng phân cực Các tinh thể đơn trục: Thạch anh, NaClO3

Chiếu tia sáng ph cực dọc theo quang trục-> Mặt phẳng dao động & MP phân cực quay đi góc α

d

ρ khối lượng riêng [α] Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vμo

điều kiện thí nghiệm [α]=21,7 độ.cm3/(mm.gam)

đối với thạch anh ở 200C vμ λvμng=5893A0

λ

Trường hợp các chất vô định hình: Dung dịch

có chứa chất quang hoạt như đường, rượu

α=[α]Cd C nồng độ quang hoạt trong dung dịch [α]=65,6 độ.cm3/(dm.gam) đối với đường

Saccaro ở 200C vμ λvμng=5893A0

ứng dụng: đường kế đo nồng độ dung dịch

6 Các loại kính phân cực:

c Bản lưỡng chiết hấp thụ tia thường chỉ cho tia bất thường đi qua - bản tuamalin dμy cỡ 1mm

Mμng xenluyloit có phủ lớp polaroit có tính hấp thụ không đều

d Lăng kính nicol

tt lưỡng chiết băng lan

tt lưỡng chiết

băng lan

nhựa canada nnh=1,55

n0>nnh tia thường không đi qua

ne<nnh tia bất thường

đi qua

i1

i1

ne < n0

7 Phân cực elip, phân cực tròn

• Phân cực thẳng • Phân cực elip: mũi

véc tơ cường độ điện trường quay trên elip

• Phân cực tròn: mũi véc tơ cường

độ điện trường quay trên vòng tròn

α

o

E r e

E r

Tinh thể lưỡng chiết

d

as phân cực

Trong bản tinh thể lưỡng chiết as tách thμnh 2 tia: e( )vμ o ( )có vận tốc khác nhau.E r e

o

E r

Ra khỏi bản tinh thể l−ỡng chiết 2 tia e vμ o có vận tốc bằng nhau nhau vμ kết hợp với nhau nh−

2 dao động vuông góc, cùng tần số: E r E r e E r o

+

=

d ) n n

(

2 )

L L

(

2

o e

o

λ

π

=

− λ

π

=

ϕ

Δ

ϕ Δ

= ϕ Δ

−

2 1

2 2

2

2

1

2

sin

cos a

a

xy 2

a

y a

x

a1=a.cosα, a2=A.sinα

c (ne-no)d=(2k+1)λ/4

2

) 1 k

2 ( d

) n n

(

2

o e

π +

=

− λ

π

= ϕ Δ

1 a

y a

x

2 2

2

2

1

2

=

→

α=46o →

a1=a2 =R

→ tròn

d (ne-no)d=(2k+1)λ/2 − = + π

λ

π

= ϕ

Δ 2 ( ne no) d ( 2 k 1 )

0 a

y a

x

2 1

=

→

λ

π

= ϕ

Δ 2 ( ne no) d 2 k

0 a

y a

x

2 1

=

x

x

y

y

-a2

a1 -a1

a1 -a1

-a2

a2

a2