Bài giảng Vật lý 3: Chương 5 - Phân cực ánh sáng

Bài giảng Vật lý 3: Chương 5 - Phân cực ánh sáng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Sự phân cực ánh sáng; phân cực do lưỡng chiết; ánh sáng phân cực elip và phân cực tròn; lưỡng chiết nhân tạo; Sự quay mặt phẳng phân cực;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 3: Chương 5 - Phân cực ánh sángCHƯƠNG 5:PHÂN CỰC ÁNH SÁNG1. SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG1. Ánh sáng tự nhiênĐịnh nghĩa: Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường dao động đềuđặn theo mọi phương vuông góc tia sáng được gọi là ánh sáng tự nhiên. Hình 5-1a Hình 5-1b 22. Ánh sáng phân cựcĐịnh nghĩa: Ánh sáng có vectơ E chỉ dao động theo một phương xác địnhđược gọi là ánh sáng phân cực thẳng hay ánh sáng phân cực toànphần.Hiện tượng ánh sáng tự nhiên biến thành ánh sáng phân cực gọi là hiệntượng phân cực ánh sáng.Trong một số trường hợp do tác dụng của môi trường lên ánh sáng truyềnqua nó, vectơ cường độ điện trường vẫn dao động theo tất cả các phươngvuông góc với tia sáng nhưng có phương dao động yếu, có phương daođộng mạnh. Ánh sáng này được gọi là ánh sáng phân cực một phần. Nếuánh sáng phân cực trong đó đầu mút vectơ sáng chuyển động trên mộtđường elip (hay đường tròn) thì được gọi là ánh sáng phân cực elip (tròn) 3Hình 5-2. Biểu diễn ánh sáng Hình 5-3. Mặt phẳng dao phân cực toàn phần động và mặt phẳng phân cực 43. Định luật Malus về phân cực ánh sángXét sự truyền ánh sáng qua bản tinh thể tuamalin (hợp chất silicôbôrataluminium) với chiều dày 1mm.Xét ánh sáng tự nhiên truyền tới bản tuamalin T1, bất kì vectơ sáng Enào của ánh sáng tự nhiên cũng đều có thể phân tích thành hai thànhphần: Khi đó: E1x  1 E 2  E1x  E1y 2 2 E1y / / 1Do ánh sáng tự nhiên có E phân bố đều đặn xung quanh tia sáng nên tacó thể lấy trung bình: 1 2 2 2 E1x  E1y  E 2 5Do tính hấp thụ dị hướng của bản tinh thể tuamalin, thành phần vuônggóc với quang trục bị hấp thụ hoàn toàn, còn thành phần song song vớiquang trục được truyền hoàn toàn qua bản tuamalin T1, ánh sáng tựnhiên đã biến thành ánh sáng phân cực toàn phần có vectơ sáng songsong với quang trục E1  E1yvà cường độ sáng I1 sau bản T1 bằng: 2 2 1 2 1 I1  E1  E1y  E  I0 2 2I 0  E 2 là cường độ của ánh sáng tự nhiên truyền tới bản T1. 6Định luật Malus:Lấy một bản tuamalin T2 có quang trục 2đặt sau T1.Gọi α là góc giữa hai quang trục .Vectơ sáng sau bản tuamalin T1 sẽ được phân tích thành hai thành phần:  E2  E1 cos  song song với quang trục 2  E2  E1 sin  vuông góc với 2Như vậy sau bản T2 ta cũng nhận được ánh sáng phân cực toàn phần cóvectơ sáng E’ song song với quang trục và ta thu được công thức biểudiễn biểu diễn định luật Malus: I 2   E2   E12 cos 2   I1 cos 2   2 7 I 2  I1 cos 2 I1 là cường độ sáng sau bản tuamalin T1. Như vậy nếu giữ cố định bảnT1 và quay bản T2 xung quanh tia sáng thì I2 sẽ thay đổi.• Khi hai quang trục song song với nhau,   0  I 2max  I1 • Khi hai quang trục vuông góc với nhau,   I 2min  0 2T1 được gọi là kính phân cực, T2 được gọi là kính phân tích (hình 5-5a)Định luật Malus: Khi cho một chùm tia sáng tự nhiên truyền qua hai kínhphân cực và phân tích có quang trục hợp với nhau một góc α thì cườngđộ sáng nhận được tỉ lệ với cos2α. 8Hình 5-5a . Sơ đồbiểu diễn định luật MalusHình 5-5b. Phương phápphân cực ánh sáng bằng kính phân cực 94. Sự phân cực ánh sáng do phản xạ vàkhúc xạ• Khi cho một tia sáng tự nhiên chiếu tới mặt phân cách giữa hai môi trường dưới góc tới i # 0 thì tia phản xạ và tia khúc xạ đều là ánh sáng phân cực một phần.• Vectơ cường độ điện trường của tia phản xạ có biên độ dao động lớn nhất theo phương vuông góc với mặt phẳng Hình 5-6: Phân cực tới, còn vectơ cường độ điện trường của do phản xạ và khúc xạ tia khúc xạ có biên độ dao động lớn nhất theo phương nằm trong mặt phẳng tới (hình 5-6). 10Khi thay đổi góc tới i thì mức độ phân cực của tia phản xạ và tia khúc xạcũng thay đổi.Tia phản xạ sẽ phân cực toàn phần, khi: tgiB  n21 n2Chiết suất tỷ đối của môi trường hai đối với môi trườnh một: n21  n1iB được gọi là góc tới Brewster hay góc phân cực toàn phần. 112. PHÂN CỰC DO LƯỠNG CHIẾT2. 1. Tính lưỡng chiết của tinh thể• Thực nghiệm chứng tỏ rằng một số tinh thể như băng lan, thạch anh... có tính chất đặc biệt là nếu chiếu một tia sáng đến tinh thể thì ta sẽ được hai tia. Hiện tượng này gọi là hiện tượng lưỡng chiết.• Nguyên nhân là do tính bất đẳng hướng của tinh thể về mặt quang học (tức là tính chất quang của tinh thể ở các hướng khác nhau thì sẽ khác nhau). Để nghiên cứu hiện tượng lưỡng chiết chúng ta xét tinh thể băng lan. 12Hình 5-7. Tinh thể ...