Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 5: Phân cực ánh sáng - Đỗ Ngọc Uấn

Bμi giảng Vật lý đại c−ơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Tr−ờng ĐH Bách khoa Hμ nội Ch−ơng 5 Phân cực ánh sáng ánh sáng lμ sóng ngang: dao động sáng vuông góc với ph−ơng truyền sóng E r vr 1. ánh sáng tự nhiên vμ ánh sáng phân cực 1. ánh sáng tự nhiên: Véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng dao động theo tất cả các ph−ơng vuông góc với tia sáng E r vr 1. ánh sáng phân cực: Có véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng chỉ dao động theo một ph−ơng xác định gọi lμ AS phân cực thẳng hay AS phân cực toμn phần E r vr Mặt phẳng chứa ph−ơng 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 phầnAS tự nhiên Phân cực một phần: AS có véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng dao động theo mọi ph−ơng vuông góc với tia sáng, nh−ng có ph−ơng mạnh, ph−ơng yếu. AS tự nhiên có thể coi lμ tập hợp nhiều AS phân cực toμn phần dao động đều đặn theo tất cả các ph−ơng 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== 21222 cosIaI Khi cho một chùm tia sáng tự nhiên rọi qua hai bản tuamalin có quang trục hợp với nhau góc α thì c−ờng độ ánh sáng thu đ−ợc 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 tr−ờng iB lμ góc Briutơ 4. Phân cực do l−ỡng chiết Tính l−ỡng chiết của tinh thể: Tinh thể có tính dị h−ớng -> Khi chiếu 1 tia vμo TT thu đ−ợc 2 tia truyền qua: L−ỡng chiết TT băng lan Thoi-CaCO3 78o08 101o52’ B1 A1 D1 C1 D C B A A C1 A1C Nếu chiếu tia sáng dọc theo quang trục tia không bị tách thμnh 2 tia Nếu chiếu tia sáng ⊥ABCD tách thμnh tia th−ờng (0) vμ tia bất th−ờng (e-Không tuân theo định luật khúc xạ) 0 e constn isin isin 0 0 == constn isin isin e e ≠= Mặt phẳng chứa tia th−ờng 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 d−ơng 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 α=[α]ρd d ρ khối l−ợng 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 Tr−ờng hợp các chất vô định hình: Dung dịch có chứa chất quang hoạt nh− đ−ờng, r−ợu α=[α]Cd C nồng độ quang hoạt trong dung dịch [α]=65,6 độ.cm3/(dm.gam) đối với đ−ờng Saccaro ở 200C vμ λvμng=5893A0 ứng dụng: đ−ờng kế đo nồng độ dung dịch 6. Các loại kính phân cực: c Bản l−ỡng chiết hấp thụ tia th−ờng chỉ cho tia bất th−ờng đi qua - bản tuamalin dμy cỡ 1mm. Mμng xenluyloit có phủ lớp polaroit có tính hấp thụ không đều. d Lăng kính nicol tt l−ỡng chiết băng lan tt l−ỡng chiết băng lan nhựa canada nnh=1,55 n0>nnh tia th−ờng không đi qua ne<nnh tia bất th−ờng đi qua i1 i1 ne < n0 7. Phân cực elip, phân cực tròn • Phân cực thẳng • Phân cực elip: mũi véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng quay trên elip • Phân cực tròn: mũi véc tơ c−ờng độ điện tr−ờng quay trên vòng tròn α oE reE rTinh thể l−ỡng chiết d as phân cực Trong bản tinh thể l−ỡng chiết as tách thμnh 2 tia: e( )vμ o ( )có vận tốc khác nhau.eE r oE 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: oe EEE rrr += d)nn(2)LL(2 oeoe −λ π=−λ π=ϕΔ ϕΔ=ϕΔ−+ 2 21 2 2 2 2 1 2 sincos aa xy2 a y a x a1=a.cosα, a2=A.sinα c (ne-no)d=(2k+1)λ/4 2 )1k2(d)nn(2 oe π+=−λ π=ϕΔ 1 a y a x 2 2 2 2 1 2 =+ elip → α=46o→ a1=a2 =R → tròn → d (ne-no)d=(2k+1)λ/2 π+=−λ π=ϕΔ )1k2(d)nn(2 oe 0 a y a x 21 =+ đoạn thẳng → e (ne-no)d=kλ π=−λ π=ϕΔ k2d)nn(2 oe 0 a y a x 21 =− đoạn thẳng x x y y -a2 a1-a1 a1-a1 -a2 a2 a2