Giáo trình Vật lí 2 - chương VII Phân cực ánh sáng

PHÂN CỰC ÁNH SÁNG 7.1. ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN, ÁNH SÁNG PHÂN CỰC 7.1.1. ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN Ta biết rằng ánh sáng là sóng điện từ có hai vector đặc trưng là H và E dao động luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóngTrong đó vector E đóng vai trò quan trọng vì nó quyết định cường độ sáng của ánh sáng. H. VII-1 Ánh sáng tự nhiên là tổng hợp của nhiều ánh sáng do các phân tử và nguyên tử phát ra một cách hỗn loạn theo các phương khác nhau,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vật lí 2 - chương VII Phân cực ánh sángGiâo trình Vật lý 2 Ths. Trương Thành CHƯƠNG VII. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG 7.1. ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN, ÁNH SÁNG PHÂN CỰC7.1.1. ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN Ta biết rằng ánh sáng là sóng điện từ có hai vector đặc trưng là H và Edao động luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyềnsóng: r r E M ,t = EO cos 2π (γt − y / λ ) r r r r v H M ,t = H O cos 2π (γt − y / λ ) ETrong đó vector E đóng vai trò quantrọng vì nó quyết định cường độ sángcủa ánh sáng. H. VII-1 Ánh sáng tự nhiên là tổng hợpcủa nhiều ánh sáng do các phân tử và nguyên tử phát ra một cách hỗn loạntheo các phương khác nhau, bởi vậy vector E phân bố đều theo mọi phươngvuông góc với phương truyền (hình vẽ VII-1). Do vậy ta có định nghĩa: Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng mà vector cường độ điện trường củasóng phân bố đều theo mọi phương vuông góc với phương truyền sóng.7.1.2. ÁNH SÁNG PHÂN CỰC Bằng một cách nào đó mà tạo ra được ánh sáng có vector E dao độngtheo một phương nhất định thì ánh sáng đó gọi là ánh sáng phân cực hoàntoàn. Nếu ánh sáng mà vector E c h ỉ m ạ nh lên theo một phương còn cácphương khác thì yếu đi gọi là ánh sáng phân cực một phần. Dụng cụ tạo nênđược ánh sáng phân cực gọi là máy phân cực hay Nicon. Mặt phẳng chứavector E và phương truyền gọi là mặt phẳng phân cực. Tóm lại là máy phâncực chỉ trong suốt đối với tia sáng có vector E t rùng v ớ i phương phân cực. Ánh sáng phân cực hoàn toàn là ánh sáng mà vector cường độ điệntrường dao động theo một phương nhất định vuông góc với phương truyềnsóng. Ánh sáng phân cực không hoàn toàn là ánh sáng mà vector cường độđiện trường dao động mạnh lên ở một phương còn các phương khác thì yếu đinhưng không bằng không.7.1.3. ĐỊNH LÝ MALUS r 7.1.3.1. Giải thích hiện tượng phân cực E Hiện tượng phân cực được giải thích như sau: ϕmọi vector cường độ điện trường E đều được phân tích 71 H. VII-2Giâo trình Vật lý 2 Ths. Trương Thànhthành hai thành phần, một phần song song với quang trục và một phần vuônggóc với quang trục. Phần song song với quang trục thì đi qua được máy phâncực còn phần vuông góc với quang trục thì bị hấp thụ chính vì vậy mà saudụng cụ phân cực cường độ điện trường E chỉ có một phương duy nhất là E pc = E 0 cos ϕphương của quang trục:7.1.3.2. Định lý Malus Trên đường đi của áng sáng tự nhiên ta đặt một máy phân cực cóphương quang trục là ∆1 thì sau máy phân cực ta được ánh sáng phân cựctheo phương ∆1. Tiếp theo sau ∆1 ta đặt thêm máy phân cực có phương phâncực là ∆2 hợp với ∆1 một góc ϕ (hình vẽ) thì sự phân cực tiếp theo lại theo ∆2. E1 E2 v ϕ ∆1 ∆2 Hình VII-3 Nếu gọi E1 và E2 lần lượt là biên độ của của cường độ điện trường củaánh sáng phân cực E1y và E2y sau hai bản phân cực thì dễ dàng thấy: E2 = E1 cos ϕ.Còn cường độ sáng sau bản thứ 2 là I2: I2 = E22 = E12cos2ϕ E12 =I1.Nhưng I2 = I1 cos2ϕNên; (VII-1).Đây là một nội dung của định lý Malus Định lý Cường độ ánh sáng phân cực sau hai bản Tuamalin tỷ lệ thuận vớibình phương của cos của góc giữa hai quang trục của hai bản.Trong đó: - T1 gọi là bản phân cực ánh sáng - T2 gọi là bản phân tích ánh sáng 72Giâo trình Vật lý 2 Ths. Trương Thành 7.2. SỰ PHÂN CỰC DO PHẢN XẠ, HIỆN TƯỢNG LƯỠNG CHIẾT7.2.1. SỰ PHÂN CỰC CỦAÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ S’ Xét tia sáng SI là ánh sáng Ntự nhiên đến đập vào gương phẳng S rtại I và cho tia phản xạ IS’. Vấn đề nđặt ra là tia phản xạ này là ánhsáng tự nhiên hay ánh sáng phân i i’cực? và nếu là ánh sáng phân cựcthì ánh sáng phân cực hoàn toànhay không hoàn toàn Để trả lời câu hỏi này ta đặt Hình VII-4vuông góc trên đường đi của tiasáng phản xạ một máy phân cựcphẳng P, rồi quay máy này xung quanh tia sáng. Thí nghiệm cho thấy cườngđộ sáng tại S’ lớn nhất khi phương phân cực ∆ vuông góc với mặt phẳng tớivà cực tiểu khi phương phân cực ∆ song song với mặt phẳng tới. Điều đóchứng tỏ ánh sáng phản xạ của ánh sáng tự nhiên trên gương không phải làánh sáng tự nhiên mà là ánh sáng phân cực một phần. Bây giờ cố định Nicôn và thay đổi góc tới và tiến hành lại thí nghiệmngười ta thấy rằng cường độ sáng tại S’ lớn nhất khi góc tới i thoả mãn điều n tgi = tgiB = 2 = n21kiện: ...