Tài liệu Chương 7: Quang sóng - Môn: Vật lý đại cương pot

86

O
d

r
v

M

n
v

Chương 7
QUANG SÓNG

§7.1. SÓNG ÁNH SÁNG
7.1.1. Bản chất ñiện từ của ánh sáng
- Thực nghiệm và lý thuyết ñều chứng tỏ ánh sáng là sóng ñiện từ. Trong thang sóng
ñiện từ, ánh sáng chỉ chiếm một khoảng rất hẹp với bước sóng từ 0,4 µm ñến 0,76 µm.
- Ngoài các tính chất chung của sóng ñiện từ như truyền trong chân không với vận tốc
c = 3.10
8
m/s, mang năng lượng, gây hiện tượng phản xạ, khúc xạ ở mặt phân cách hai môi
trường,…ánh sáng còn thể hiện một số tính chất riêng khi tương tác với vật chất, chẳng hạn
gây ra quá trình quang hợp ở thực vật, hay gây kích thích lên các tế bào thần kinh thị giác
giúp cho chúng ta nhìn thấy các vật.
7.1.2. Hàm sóng ánh sáng
- Từ chương 6 ta ñã biết, với sóng ñiện từ phẳng, ñơn sắc, hai thành phần ñiện trường
E

và từ trường
B
luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng, ñồng thời
E
và
B
luôn chuyển hoá lẫn nhau. Chính vì vậy ñể giải thích các hiện tượng về ánh sáng, có
thể dùng cách biểu diễn qua véc tơ
E
hoặc
B
.
- Thực nghiệm cho thấy, nếu biểu diễn sóng ánh sáng theo véc tơ
E
thì thuận tiện
hơn, khi ñó
E
ñược gọi là véc tơ dao ñộng sáng.
- Giả sử ở nguồn O, phương trình dao ñộng sáng có dạng:
S
0
= A.cosωt
Khi ñó, phương trình dao ñộng sáng
tại ñiểm M bất kỳ,nằm trên mặt sóng, cách
mặt sóng qua O một khoảng d (hình 7.1)
sẽ có dạng: S = A. cos







λ
π
−ω
d2
t
(7.1)
(7.1) là hàm sóng ánh sáng phẳng, ñơn sắc.
Nếu ta biểu diễn dao ñộng sáng ở nguồn
Hình 7.1
O dưới dạng: So = A sinωt thì có hàm sóng ánh sáng phẳng ñơn sắc là:
Vuihoc24h.vn

87

F
A
E
F
1
F
2








λ
π
−ω=
d2
tsinAS
(7.2)
7.1.3. Cường ñộ sáng
Như mọi dao ñộng, năng lượng dao ñộng sáng ở ñiểm M nào ñó là I sẽ tỷ lệ với bình
phương biên ñộ dao ñộng sáng (A
2
). Mặt khác, ñộ rọi tại M là ñại lượng tỷ lệ với năng lượng
ánh sáng mà một ñơn vị diện tích ñặt tại M nhận ñược trong một ñơn vị thời gian.
Do vậy có thể nói, ñộ rọi tại M tỷ lệ với bình phương biên ñộ dao ñộng sóng. Ký hiệu
ñộ rọi là E, ta có thể viết:
E = kA
2

Thực tế trong các tính toán, ta chỉ so sánh ñộ rọi giữa các ñiểm, nên có thể coi k = 1.
Khi ñó:
E = A
2
= I
gọi là cường ñộ sáng tại M.
Dưới ñây ta sẽ xét một số hiên tượng ñặc trưng của sóng ánh sáng.
§7.2. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG
7.2.1. Thí nghiệm khe Young
Ta ñã biết, chỉ có hai sóng kết hợp, có cừng tần số, cùng pha hay hiệu số pha không
ñổi mới giao thoa ñược với nhau. Young ñã tạo ra ñược 2 sóng ánh sáng kết hợp theo sơ ñồ
thí nghiệm sau (hình 7 2):
Một bóng ñèn có dây tóc thẳng S

chiếu sáng lên khe F qua một tấm lọc sắc
(khe F có ñộ rộng cỡ 0,1 mm).
Sau F ñặt một màn chắn có hai
khe F
1
và F
2
cùng song song và
cách ñều F (khoảng cách
l
giữa
F
1
và F
2
từ 1 ñến 2 mm). Sau F
1 ,
F
2

Hình 7 2


cách F
1 ,
F
2
một khoảng D (cỡ vài chục cm)
ñặt một tấm kình mờ E làm màn quan sát.
- Theo cách bố trí trên, F ñược S chiếu sáng nên trở thành nguồn sáng ñơn sắc chiếu lên F

1

và F
2
, lúc ñó F
1
và F
2
trở thành hai nguồn sóng do cùng F sinh ra nên ánh sáng do F
1
và F
2

Vuihoc24h.vn

88

phát ra là sóng kết hợp. Do vậy ở phần chồng lấn nhau của hai sóng này sẽ có hiện tượng giao
thoa. Kết quả quan sát trên màn E, ở chỗ chồng nhau của hai sóng có các vạch sáng và tối xen
kẽ nhau, gọi là các vân giao thoa (ñể hiện tượng quan sát ñược dễ, người ta dùng kính hội tụ L
ñể thu ảnh của F lên F
1
và F
2
và quan sát các vân giao thoa qua kính lúp O).
7.2.2. Khảo sát hiện tượng giao thoa
a) ðiều kiện của vân sáng, vân tối
ðể ñơn giản, ta xét trường hợp thí nghiệm ñược bố trí trong môi trường chân không và
phương trình dao ñộng sáng tại F
1

và F
2
là:
S
1
= a cosωt;
S
2
= a cosωt;
khi tới ñiểm M trên màn E, cách F
1
và F
2
các khoảng cách d
1
, d
2
các dao ñộng sáng sẽ có
phương trình:








λ
π
−ω=

1
M1
d2
tcosaS









λ
π
−ω=
2
M2
d2
tcosaS

Dao ñộng sáng tại M là tổng hợp của hai dao ñộng trên:
(
)
(
)







λ
+π
−ω
λ
−π
=+=
1212
M2M1M
dd
tcos
dd
cosa2SSS

Như vậy, dao ñộng tổng hợp tại M có cùng tần số góc ω như các dao ñộng thành phần,
nhưng có biên ñộ A = 2a.cos
(
)
λ
−
π
12
dd
phụ thuộc vào hiệu ñường ñi (d
2
– d
1
).
Nếu d

2
– d
1
= kλ (k nguyên) (7.3)
thì A = ± 2a ( cường ñộ sáng I = 4 a
2
ñạt cực ñại), lúc này M thuộc vân sáng.
Nếu: d
2
– d
1
= (2k+1).
2
λ
(k nguyên) (7.4)
thì A = 0 ( cường ñộ sáng I = 0 ñạt cực tiểu), lúc này M thuộc vân tối.
Tại ñiểm M
0
cách ñều F
1
và F
2
có : d
2
– d
1
= 0, thoả mãn ñiều kiện của vân sáng và
gọi là vân sáng trung tâm.
b) Vị trí và hình dạng vân
Vuihoc24h.vn

89

Xét ñiểm M trên màn E, cách M
0
là x.
Trong tam giác MF
1
F
2
( hình 7.3) ta có:
210
2
1
2
2
FFMM2MFMF ×=−

hay
lx2dd
2
1
2
2
=−
⇒ (d
2
– d
1
)(d

2
+ d
1
) =
l
x
2

Do x rất nhỏ so với D nên có thể lấy (d
2
+ d
1
) ≈ 2D.
Từ ñó ta có: 2D.(d
2
- d
1
) = 2 x
l

Hình 7.3
⇒ x =
l
)dd.(D
12
−

+ Nếu M thuộc vân sáng bậc k thì (d
2
- d

1
) = kλ ,
nên khoảng cách vân sáng bậc k ñến M
0
là:

l
D
kx
)k(x
λ
=
(7.5)
+ Nếu M thuộc vân tối bậc k thì (d
2
- d
1
) = (2k+1)
2
λ
và ta có:

( )
l
2
12
)(
D
kx
kt

λ
+=
(7.6)
+ Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp là:
i
D
xx
kskst
==−
+
l
λ
)()1(

i gọi là bề rông vân
Khoảng cách hai vân tối liên tiếp là:
i
D
xx
ktkt
==−
+
l
λ
)()1(

Như vậy các vân sáng và tối có cùng bề rộng nên hệ thống vân là những vạch sáng, tối
song song và cách ñều nhau, các vân sáng cùng ñộ sáng, cùng màu; các vân tối thì tối hoàn
toàn.
c) Giao thoa với nguồn ánh sáng trắng

Từ (7.5) và (7.6) ta thấy vị trí của vân sáng và tối phụ thuộc bước sóng ánh sáng của
nguồn. Nếu nguồn phát ánh sáng trắng, là hỗn hợp của nhiều ánh sáng ñơn sắc thì trên màn sẽ
có ñồng thời nhiều hệ vân giao thoa chồng lấn nhau, sẽ khó quan sát vì tại một vị trí có thể có
vân sáng của một số ánh sáng ñơn sắc này và vân tối của một số ánh sáng ñơn sắc khác. Do
d
1
d
2
F
1
F
2
M
o

M

D

Vuihoc24h.vn

90

vậy sẽ không có vân sáng trắng và cũng không có vân tối hoàn toàn. Riêng vị trí M
0
có vân
sáng của mọi ánh sáng ñơn sắc nên sẽ là một vân sáng trắng và ở sát hai bên vân này sẽ có
vân tối của hầu hết các ánh sáng ñơn sắc nên tối hoàn toàn.
Như thế, chỉ giao thoa với nguồn sáng trắng ta mới phân biệt ñược vân trung tâm
(sáng trắng) còn với nguồn ñơn sắc thì các vân sáng giống nhau nên không phân biệt ñược

vân trung tâm.
§7.3. HIỆN TƯỢNG NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG
7.3.1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:
- Ta làm thí nghiệm sau: Chiếu ánh sáng qua một lỗ nhỏ O (ñường kính khoảng 0,5
mm), O trở thành nguồn sáng ñiểm chiếu lên màn quan sát E. Giữa O và E ñặt một tấm chắn
hình tròn M (ñường kính vài mm).
Nếu ánh sáng tuân theo ñịnh luật truyền thẳng thì trên màn E ta có một bóng tối hình
tròn, sắc nét của M. Song thực tế dùng một kính lúp ñể quan sát ta lại thấy có thể ở tâm bóng
tối có 1 ñiểm sáng, nếu M càng bé thì ñiểm này càng sáng; ñồng thời miền ranh giới giữa
bóng tối và vùng sáng cũng không sắc nét mà gồm nhiều vòng tròn sáng và tối xen kẽ nhau (
hình 7.4.a và b).
- Nếu thay M bằng một màn chắn có lỗ nhỏ thì tuỳ theo kích thước lỗ và các khoảng
cách giữa O, M, E mà ở tâm hình tròn sáng có thể là một ñiểm sáng hay tối.
- Ở thí nghiệm trên ta thấy ánh sáng không còn tuân theo ñịnh luật truyền thẳng khi
truyền qua các lõ nhỏ hoặc gặp các vật cản nhỏ. Hiện tượng như vậy ñược gọi là hiện tượng
nhiễu xạ ánh sáng.






Hình 7.4. a Hình 7.4.b
7.3.2. Nguyên lý Huygens – Fresnel
Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng có thể giải thích khi thừa nhận nguyên lý Huygens –
Fresnel như sau:

F
F
S

M

E
Vuihoc24h.vn

91

Mỗi ñiểm của mặt Σ mà ánh sáng truyền ñến lại trở thành một tâm phát sóng cầu thứ
cấp. Pha của sóng thứ cấp là pha của sóng tới. Dao ñộng sóng tại một ñiểm nào ñó ngoài mặt
Σ là tổng hợp của tất cả các sóng cầu thứ cấp phát ñi từ mọi ñiểm của mặt Σ gửi tới ñiểm ấy.
Theo quan niệm như vậy, ñể xét dao ñộng sóng do một nguồn S nào ñó gây ra tại ñiểm
M, ta lấy tưởng tượng một mặt kín Σ bất kỳ bao quanh S và coi mỗi yếu tố diện tích dσ của
mặt Σ là một nguồn phát sóng cầu gửi tới M.
Dao ñộng sóng tại M là tổng hợp của tất cả các sóng cầu thứ cấp ñó (hình 7.5). ðiểm
M có thể lá sáng hay tối là tuỳ thuộc mối tương quan của các sóng cầu thứ cấp .
Nếu sóng ở S có dạng: S = Acosωt
thì sóng tới dσ (cách S là r
1
) sẽ là: S
1
= A
1
.cos(ωt-
λ
π
1
r2
)
và sóng thứ cấp phát từ dσ là: dS = A
2

cos(ωt-
λ
π
1
r2
)
sóng tới M có dạng: dS
M
= A
M
cos(ωt-
λ
π
1
r2
-
λ
π
2
r2
)
biên ñộ A
M
tỷ lệ nghịch với r
1
, r
2
và phụ
thuộc vào góc θ
1,

θ
2
giữa pháp tuyến
của dσ với tia sóng tới và tia ra khỏi dσ.
Ta có thể viết:
A
M
=
21
21
rr
d).,(A
σ
θ
θ

với A(θ
1
,θ
2
) là hệ số phụ thuộc θ
1
,θ
2
có giá trị càng lớn khi θ
1
,θ
2
càng bé.
Hình 7.5

Dao ñộng sóng tổng hợp tại M là:
(
)
∫∫
ΣΣ
σ






λ
π
−
λ
π
−ω
θθ
== d
r2r2
tcos
r.r
,A
dSS
21
21
21
M

(7.7)
7.3.3. Nhiễu xạ ánh sáng qua một khe hẹp
Ta áp dụng nguyên lý Huygens – Fresnel
ñể khảo sát hiện tượng nhiễu xạ của chùm
θ

o
θ

Σ


N

N

N
’
σ
d

M
1
r

2
r

S
Vuihoc24h.vn

92

sáng song song qua một khe hẹp, ñộ rộng b.
(ta có thể tạo ra chùm sáng song song
nhờ nguồn sáng ñiểm S ñặt tại tiêu ñiểm
của thấu kính hội tụ L
1
ñặt sát khe AB).
Sau khe ñặt thấu kính hội tụ L
2
và hiện
tượng nhiễu xạ ñược quan sát trên màn
E ñặt tại mặt phẳng tiêu của L
2
(hình 7.6).
Hình 7.6


Nếu không có hiện tượng nhiễu xạ thì các tia sáng qua khe sẽ chỉ hội tụ tại tiêu ñiểm O
của L
2
.
Do hiện tượng nhiễu xạ, mỗi ñiểm trên khe trở thành một tâm phát sóng thứ
cấp phát về sau khe, các sóng thứ cấp là sóng kết hợp.
Ta xét các tia sáng thứ cấp truyền theo phương hợp với phương truyền thẳng một góc
θ nào ñó. Các tia này sẽ ñược L
2
hội tụ vào O’, tại ñó có sự giao thoa của các sóng. Nếu các
sóng thứ cấp tăng cường lẫn nhau thì tại O’ là ñiểm sáng, nếu các sóng thứ cấp triệt tiêu nhau

thì tại O’ là ñiểm tối. Kết quả quan sát thấy trên màn E có một hệ vạch sáng và tối xen kẽ (gọi
là vân nhiễu xạ), phân bố cường ñộ sáng của các vân nhiễu xạ có dạng như hình (7.7):
Theo phương θ = 0 thì các tia sáng ñi thẳng, có cùng pha, nên tăng cường lẫn nhau, ta
có cực ñại (gọi là cực ñại trung tâm).
Các cực ñại ứng với ñiều kiện:
( )
b
k
2
12sin
λ
θ
+±=

Các cực tiểu ứng với ñiều kiện:
b
k
λ
θ
±=sin

Cực tiểu thứ nhất (là giới hạn của vân sáng
trung tâm) ứng với phương nhiễu xạ θ = ϕ thoả
mãn ñiều kiện:

Hình 7.7

b
λ
ϕ

±=sin
hay
b
λ
ϕ
=sin

Φ

L
1

L
2
E
O
O
’

A
B

I
I
I
O
ϕ
sin

b

λ

b
λ
−

b
λ
2

b
λ
2
−

Vuihoc24h.vn

93

Khi chiếu vào khe ánh sáng trắng thì trừ cực ñại trung tâm có màu trắng, còn lại ta
ñược hệ vân có màu sắc.
7.3.4. Cách tử nhiễu xạ
- Một thiết bị quang học gồm tập hợp nhiều khe song song, hình dạng như nhau và
cách ñều nhau gọi là cách tử nhiễu xạ.
- Có thể chế tạo cách tử nhiễu xạ nhờ vạch các vết trên một bản thuỷ tinh. Khi ñó chỗ
không bị vạch sẽ là khe cho ánh sáng ñi qua. Tổng ñộ rộng của khe (b) và ñộ rộng vết vạch (a)
là c = a + b gọi là chu kỳ cách tử.
- Khi chiếu vào cách tử ánh sáng trắng hoặc ánh sáng không ñơn sắc thì trừ cực ñại
trung tâm, còn các cực ñại khác ứng với các bước sóng khác nhau sẽ ñược tách ra thành phổ.
Do vậy cách tử có thể dùng như dụng cụ phân tích quang phổ và xác ñịnh bước sóng của ánh

sáng.
- Khi chiếu chùm sáng kết hợp vào cách tử thì các sóng thứ cấp ñi theo tất cả các
hướng sẽ giao thoa với nhau và tạo thành các vân nhiễu xạ. Các cực ñại thoả mãn ñiều kiện:
c.sinθ = ± kλ với k = 0,1,2,… (7.8)
7.3.5. Cơ sở phân tích cấu trúc bằng tia Roentgen
Theo công thức (7.8), khi biết bước sóng ánh sáng ta có thể tìm ñược chu kỳ của cách
tử. áp dụng ñiều này, khi chiếu tia Roentgen vào một tinh thể vật chất thì mạng tinh thể với sự
sắp xếp tuần hoàn của các nút mạng ñóng vai trò như một cách tử và phân tích phổ nhiễu xạ
của tia Roentgen trên tinh thể người ta có thể biết ñược các thông số về cấu trúc mạng của
tinh thể ñó.
Người ta cũng sử dụng phổ nhiễu xạ của tia Roentgn trong việc phân tích cấu trúc của
các phân tử và hệ sinh vật. Bằng phương pháp này người ta ñã xác ñịnh ñược cấu trúc của
Abumin, ADN,…
§7.4. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG
7.4.1. Hiện tượng
Ta làm thí nghiệm sau: Cắt từ tinh thể Tuamalin ra một bản T
1
có hai mặt bên song
song với trục tinh thể ∆
1
. Chiếu một chùm sáng song song, hẹp chiếu vuông góc vào T
1
và ñặt
mắt ở sau ñể quan sát (hinh 7.8).
Quay T
1
quanh phương truyền sóng (sao cho T
1
luôn vuông góc với tia sáng) ta nhận
thấy cường ñộ chùm sáng không thay ñổi. Như vậy ánh sáng tự nhiên phát ñi từ nguồn thông

thường (mặt trời, ñèn ñiện, nến…) có tính ñối xứng tròn xoay quanh phương truyền của nó.
Vuihoc24h.vn

94

ðặt sau T
1
bản T
2
(giống bản T
1
) sao cho T
2
song song với T
1
. Cố ñịnh T
1
ở một vị trí
rồi quay T
2
quanh phương truyền của tia sáng thì thấy cường ñộ sáng sau T
2
lại thay ñổi một
cách tuần hoàn:
+ Khi hai bản có trục ∆
1
song song với ∆
2
thì cường ñộ sáng cực ñại (I
max

)







Hình 7.8
+ Khi ∆
1
vuông góc với ∆
2
thì cường ñộ sáng cực tiểu (I
min
)
+ Khi ∆
1
và ∆
2
hợp với nhau một góc α thì (0 < I < I
max
)
Hiện tượng này chứng tỏ ánh sáng sau khi qua bản T
1
không còn tính ñối xứng tròn
xoay quanh phương truyền nữa. Ta nói rằng ánh sáng sau T
1
ñã bị phân cực. Bản T
1

gọi là
kính phân cực, bản T
2
gọi la kính phân tích.
7.4.2. Ánh sáng tự nhiên. Ánh sáng phân cực
- Ta ñã biết sóng ánh sáng là sóng ngang, có phương dao ñộng của véc tơ sóng
E

luôn vuông góc với phương truyền. Mặt khác, do những vận ñông hỗn loạn bên trong mỗi
nguyên tử, phân tử phát sáng, nên phương dao ñộng của
E
của ánh sáng phát ra không có
một phương xác ñịnh mà có ñủ mọi phương quanh phương truyền. ánh sáng như vậy gọi là
ánh sáng tự nhiên.
ðể biểu diễn ánh sáng tự nhiên, ta vẽ trong mặt phẳng vuông góc với phương truyền
một tập hợp các véc tơ
E
có cùng ñộ dài và phân bố ñều quanh tia sáng (hình 7.9.a).
ðể giải thích hiện tượng phân cực ánh sáng, ta thừa nhận rằng bản Tuamalin T
1
chỉ
cho ánh sáng có phương dao ñộng song song với trục tinh thể của nó ñi qua, phương vuông
góc với trục tinh thể thì bị chặn lại hết. Như thế, ánh sáng tự nhiên sau khi ñi qua bản
Tuamalin chỉ còn một phương dao ñộng duy nhất của véc tơ sóng là phương song song với
trục tinh thể của bản Tuamalin. ánh sáng như vậy gọi là ánh sáng phân cực.
T
1
T
2
S

1
∆

2
∆

Vuihoc24h.vn

95

ðể biểu diễn ánh sáng phân cực, ta vẽ trong mặt phẳng vuông góc với phương truyền
véc tơ
E
chỉ có một phương song song với trục tinh thể bản Tuamalin (hình 7.9.b).







Hình 7.9. a Hình 7.9.b
Có một số môi trường gây ra hiện tượng phân cực một phần, tức là vẫn cho ánh sáng
tự nhiên ñi qua theo mọi phương, nhưng có phương nhiều, phương ít. Khi ñó ta sẽ biểu diễn
bằng các véc tơ sóng
E
có ñộ dài khác nhau quanh phương truyền.
Mặt phẳng chứa phương dao ñộng của véc tơ sáng và phương truyền gọi là mặt phẳng
dao ñộng. Mặt phẳng chứa phương truyền và vuông góc với phương dao ñộng gọi là mặt
phẳng phân cực

7.4.3. ðịnh luật Malus
Giả sử ta ñặt kính phân cực và kính phân tích sao cho góc giữa hai trục tinh thể ∆
1
và
∆
2
của chúng là α. Khi ñó nếu E
0
là biên ñộ của véc tơ sóng ra khỏi kính phân cực vào kính
phân tích, thì biên ñộ của véc tơ sóng ñi qua kính phân tích sẽ là E = E
0
.cosα (hình 7.10).
Do cường ñộ sáng tỷ lệ với bình phương biên ñộ véc tơ dao ñộng sóng nên:
I = I
0
.cos
2
α (7.9)
với I
0
là cường ñộ ánh sáng phân cực qua kính phân cực; I là cường ñộ ánh sáng qua kính
phân





Hình 7.10
E
v

E
v

∆

Ánh sáng phân
cực
E
0
T
2
T
1

E
0
I
0
S
1
∆

2
∆

I

Vuihoc24h.vn

96


cực và kính phân tích. (7.9) là biểu thức của ñịnh luật Malus, ñược phát biểu: Cường ñộ ánh
sáng qua kính phân cực và kính phân tích tỷ lệ với Cos
2
α, trong ñó α là góc giữa hai trục tinh
thể của hai kính.
7.4.4. Hiện tượng phân cực quay
Một số tinh thể trong tự nhiên (như thạch anh) và một số chất lỏng sạch (như dầu
thông) và dung dịch ñẳng hướng (chủ yếu là chất hữu cơ) có khả năng gây ra hiện tượng phân
cực quay. ðó là hiện tượng ánh sáng phân cực ñi qua môi trường ñó thì vẫn là ánh sáng phân
cực, nhưng mặt phẳng dao ñộng bị quay ñi một góc ϕ .
Thực nghiệm cho thấy góc quay mặt phẳng dao ñông ϕ của tinh thể phụ thuộc vào bề
dày loại tinh thể và bước sóng ánh sáng theo công thức:
[
]
l.
α
=
ϕ

với
l
là bề dày môi trường,
[
]
α
là hệ số tỷ lệ phụ thuộc loại tinh thể, bước sóng ánh sáng gọi
là năng suất quay cực của tinh thể (ño bằng ñơn vị: ñộ/mm)

Một số dung dịch cũng gây ra hiện tượng phân cực quay. Với dung dịch loãng, Biot
xác lập ñược ñịnh luật:
[
]
l.c.
α
=
ϕ

Ở ñây c là nồng ñộ dung dịch,
l
là bề dày lớp dung dịch, [α] là năng suất quay cực
của chất hoà tan, phụ thuộc vào bản chất chất hoà và bước sóng ánh sáng.
7.4.5.Ứng dụng của hiện tượng phân cực
- Công thức Biot ñược ứng dụng ñể ño nồng ñộ của dung dịch, ñặc biệt là ño với dung
dịch ñường có ñộ chính xác cao. Dụng cụ ño gọi là phân cực kế hay ñường kế. Dụng cụ này
thường ñược sử dụng ñể ño nồng ñộ ñường trong máu, và trong nghiên cứu của công nghệ
thực phẩm,
- Ở hiện tượng phân cực quay, do năng suất quay cực phụ thuộc bước sóng, nên có thể
biết ñược bước sóng khi ño năng suất quay cực. Như vậy, phân cực kế lại có thể sử dụng như
một dụng cụ phân tích quang phổ và gọi là phổ kế phân cực.
- Dựa vào sự phụ thuộc của năng suất quay cực theo loại môi trường, người ta còn có
thể sử dụng phân cực kế như một phương tiện ñể tìm hiểu sự biến ñổi cấu trúc các chất (chẳng
hạn trong nghiên cứu sinh học phân tử, nhờ nghiên cứu sự thay ñổi của năng suất quay cực
riêng mà người ta nhận biết ñược sự thay ñổi hình dạng của phân tử Polipeptít, …)
- Khi dùng kính hiển vi thường ñể nghiên cứu các tế bào sinh vật thường gặp khó
khăn, do một số tế bào có tính trong suốt cao. ðể khắc phục ñiều này người ta dùng ánh sáng
Vuihoc24h.vn

97

phân cực. Kính hiển vi phân cực tương tự kính hiển vi thường nhưng ánh sáng trước khi chiếu
vào vật ñược qua kính phân cực và trước khi ñến thị kính ñược qua kính phân tích.
Do nhiều tổ chức trong tế bào sinh vật có khả năng quay mặt phẳng dao ñộng của ánh
sáng phân cực, nên qua kính hiển vi phân cực thì những vùng có các tổ chức ñó sẽ có cường
ñộ sáng khác với các vùng không gây phân cực quay, nhờ vậy ta sẽ thấy rõ chúng.

CÂU HỎI ÔN TẬP

1- Véc tơ dao ñộng sáng là gì ? Nêu phương trình biểu diễn sóng ánh sáng và cường
ñộ sáng.
2- Nêu cách tạo ra hai nguồn sóng kết hợp trong thí nghiệm khe Young. Giải thích vì
sao ánh sáng của hai bóng ñiện thắp sáng trong một gian phòng lại không giao thoa với nhau ?
3- Nêu ñiều kiện ñể có giao thoa ánh sáng.
4- Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng ? Có gì khác nhau giữa hiện tượng giao
thoa và nhiễu xạ ánh sáng ?
5- Trình bày nguyên lý Huyghens-Fresnel.
6- Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng qua một khe hẹp ? Các cực ñại và cực tiểu
nhiễu xạ thỏa mãn ñiều kiện gi ?
7- Vẽ ñồ thị mô tả sự phân bố cường ñộ sáng của các cực ñại và cực tiểu nhiễu xạ trên
màn quan sát.
8- Từ thí nghiệm hiện tượng phân cực ánh sáng hãy phân biệt thế nào la ánh sáng tự
nhiên, ánh sáng phân cưc ? Thế nào là phân cực một phần ?
9- Trình bày ñịnh luật Malus về phân cực ánh sáng và hiện tượng phân cực quay.

Vuihoc24h.vn