Chương 3 Phân cực ánh sáng

BÀI TẬP QUANG HỌC ĐẠI CƯƠNG
1
CHƯƠNG III: PHÂN CỰC
ÁNH SÁNG
KHOA VẬT LÍ – TỔ VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG – HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2012-2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
Cô Nguyễn Thị Hảo
2
•
Nguyên nhân: do ánh sáng (sóng điện từ) tương
tác với môi trường vật chất.
•
Có nhiều phương pháp làm phân cực ánh sáng:
–
Phản xạ (Reflection)
–
Khúc xạ (Refraction)
–
Sự truyền qua (Transmission)
–
Tán xạ (Scattering)
I. SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG
TÓM TẮT LÍ TUYẾT
3

Được nghiên cứu từ năm 1669

Các thủy thủ sau chuyến đi đến Iceland, khi quay về
Copenhagen đã đem theo các tinh thể trong suốt và xinh
đẹp, có những đặc tính lý thú: hình ảnh của một vật khi
được nhìn qua những tinh thể này sẽ được nhân đôi.


Năm 1669, nhà toán học, vật lý học người Đan Mạch
Erasmus Bartholinus nghiên cứu hiện tượng trên60 trang
mô tả đầy đủ về hiện tượng nhân đôi hình ảnh, thực hiện
các thí nghiệm và cho xuất bản một tập khảo cứu dày nh
của một vật khi nhìn vật qua tinh thể
 Tài liệu khoa học đầu tiên về vấn đề phân cực.
II. TÓM TẮT LỊCH SỬ
4
Etienne Louis Malus
1809
Dominique Fancois Jean Arago
(1786 – 1858)
Augustin Jean Fresnel
(1788 – 1827)
Huyghens
5
Ánh sáng là một loại sóng điện từ
+ Chỉ có phần điện trường biến thiên gây cho mắt cảm giác sáng. +Dao
động của vector cường độ điện trường gọi là dao động sáng.
( , , )B E v
ur ur r
Hợp thành tam
diện thuận
III. ÁNH SÁNG TỰ NHIÊN
Ánh sáng tự nhiên được xem là một tập hợp của vô số ánh sáng phân cực thẳng.
Ánh sáng tự nhiên có vector cường độ điện trường dao động đều đặn theo mọi
phương vuông góc với tia sáng.
6
IV. ÁNH SÁNG PHÂN CỰC

2. Ánh sáng phân cực
 Phân cực thẳng (phân cực toàn phần): các vector cường độ điện trường dao
động cùng phương tại mọi điểm.
 Ánh sáng phân cực một phần: là ánh sáng có vector cường độ điện trường
dao động theo nhiều phương, nhưng độ mạnh yếu của dao động giữa các
phương là khác nhau.
CHỦ ĐỀ 1
7
•
PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ
Chủ đề 1
'
B
n
tgi
n
=
8
Ánh sáng từ môi trường có chiết suất n phản xạ trên
môi trường có chiết suất n’ → tia phản xạ là ánh sáng
phân cực hoàn toàn
Khi góc tới là góc Brewster thì
tia phản xạ và tia khúc xạ
vuông góc nhau
9
Lưu ý:
+ Sóng phản xạ và sóng khúc xạ có thể không
bị phân cực, phân cực một phần hoặc là phân
cực toàn phần, nó phụ thuộc vào góc tới của
sóng ánh sáng.

+ Khi góc tới bằng 0 hoặc bằng 90o : sóng ánh
sáng không bị phân cực
+ Khi tổng góc tới và góc khúc xạ bằng 90o :
sóng phản xạ phân cực toàn phần, sóng khúc
xạ phân cực một phần.
+ Các trường hợp khác: cả hai sóng khúc xạ và
phản xạ đều phân cực một phần.
+ Sóng khúc xạ không bao giờ bị phân cực
toàn phần.
•
PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ
Chủ đề 1
10
•
PHÂN CỰC DO KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG DỊ
HƯỚNG (Hiện tượng lưỡng chiết)
CHỦ ĐỀ 2

Môi trường dị hướng là môi trường mà ánh sáng truyền qua
theo các hướng khác nhau thì có tính chất khác nhau.
 Tổng quát: khi chiếu ánh sáng vào một môi trường dị hướng ta
có 2 tia khúc xạ:
+ Tia khúc xạ Ro tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng
gọi là tia thường.
+ Tia khúc xạ Re không tuân theo định luật khúc xạ
ánh sáng là tia bất thường

Hiện tượng lưỡng chiết:

Nguyên nhân: do tương tác giữa sóng điện

từ và môi trường dị hướng. Một tia sáng
truyền qua tinh thể thì trở thành hai tia
phân biệt.

Kết quả: có hai ảnh của cùng một vật.
11
Tinh thể thạch anh (SiO2)
Tinh thể dươngvo > ve (no <
ne
Tinh thể đá băng lan (CaCO3 )
Tinh thể âm vo < ve (no > ne)
Tia sáng tới bị tách thành 2 tia khi truyền qua môi trường bất đẳng hướng
Chất lưỡng chiết (tinh thể) có hai giá trị chiết suất khác nhau
Chiết suất của tia thường không thay đổi với mọi phương sóng tới.
Chiết suất của tia bất thường phụ thuộc vào phương truyền sóng.

12
 Quang trục nghiêng một góc nào đó so với mặt tinh thể:
- Tia sáng đi qua tinh thể bị tách thành hai tia.
- Tia dị thườngkhông vuông góc với mặt sóng của nó.
 Quang trục và chùm sáng cùng vuông góc với mặt tinh thể:
- Tia sáng qua tinh thể không bị tách thành hai tia.
- Tia thườngvà tia dị thườngtrùng nhau và có cùng vận tốc.
 Trục quang học song song với mặt tinh thể, chùm sáng vuông góc
với mặt đó:
- Tia sáng đi qua tinh thể bị tách thành hai tia.
- Tia thườngvà tia dị thườngtrùng nhau nhưng có vận tốc khác nhau.
13
BỀ MẶT SÓNG THƯỜNG – BỀ MẶT SÓNG BẤT THƯỜNG
•

Quang trục: những phương đặc biệt trong tinh thể mà ánh
sáng khi truyền theo phương này thì giống như khi truyền
trong môi trường đẳng hướng.
15
 Nguyên tắc: Thực hiện tuần tự các bước sau:

Vẽ tất cả các bề mặt sóng của môi trường tới và khúc xạ

Kéo dài tia tới cắt bề mặt sóng thường của nó tại Tt

Từ Tt kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng

Tiếp tuyết cắt bề mặt ngăn cách 2 môi trường tại N

Từ N kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng của môi trường khúc xạ,
tiếp điểm Tk

Nối I với Tk ta có tia khúc xạ
Cách vẽ Huyghens
Không khí
Nước
S
I
R
N
Tt
Tk
vc
Không khí
Nước

S
I N
Tt
vc
Không khí
Nước
S
I
Tt
vc
Không khí
Nước
S
Ivc
1. Vẽ tất cả các bề mặt sóng của
môi trường tới và khúc xạ
2. Kéo dài tia tới cắt bề mặt
sóng thường của nó tại Tt
3. Từ Tt kẻ tiếp tuyến với bề mặt sóng
tới. Tiếp tuyết cắt bề mặt ngăn cách 2
môi trường tại N
4. Từ N kẻ tiếp tuyến với bề mặt
sóng của môi trường khúc xạ, tiếp
điểm Tk . Nối I với Tk ta có tia khúc
xạ
1. KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG ĐẲNG HƯỚNG
17
2. KHÚC XẠ QUA MÔI TRƯỜNG DỊ HƯỚNG
18
Tinh thể đơn trục và tinh thể vô định hình có thể làm quay mặt phẳng phân

cực của ánh sáng phân cực.
•
PHÂN CỰC QUAY
CHỦ ĐỀ 4
Định luật Biot:
19
Video – TRIỀN QUANG KẾ

Đèn hơi Natri phát ra ánh sáng đơn
sắc

Nicol phân cực P biến ánh sáng tự
nhiên → ánh sáng phân cực thẳng

Bản nửa sóng L chắn nửa thị
trường

Ống T đựng dung dịch triền quang

Nicol phân tích A có thể quay xung
quanh phương truyền của tia sáng
(trên có vành chi độ)