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

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

1. 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
2. Ch−ơng 5 Phân cực ánh sáng ánh sáng lμ sóng ngang: dao động sáng vuông góc với ph−ơng truyền sóng r E vr
3. 1. ánh sáng tự nhiên vμ ánh sáng phân cực 1. ánh sáng tự nhiên: r Véc tơ c−ờngđộđiệntr−ờng E dao động theo tất cả các vr ph−ơng vuông góc với tia sáng 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
4. r Mặt phẳng dao động E vr Mặt phẳng phân cực Mặt phẳng chứa ph−ơng dao động -> Mặt phẳng dao động Mặt phẳng chứa tia sáng vμ vuông góc với mặt phẳng dao động -> Mặt phẳng phân cực AS tự nhiên phân cực một phần toμn phần
5. Phân cực một phần: AS có véc tơ c−ờngđộđiện 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 r E song song vớiquang trục
6. 2.Định lý Maluýt (Malus)kính phân tích kính phân cực a2=a1 cosα α góc giữa hai a1 , I1 a2 , I2 quang trục 2 2 I=2 a 2 = I1 cos α Khi cho một chùm tia sáng tự nhiên rọi qua hai bản tuamalin có quang trục hợp với nhau góc α thì c−ờngđộánhsángthuđ−ợc tỷ lệ với cos2α
7. 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 Tia phản xạ vμ tia khúc i không khí 1 xạ phân cực một phần tăng i1 mức độ phân cực thuỷ tinh của tia phản xạ thay đổi, khi i1=iB tia phản xạ tgiB=n21 phân cực toμn phần n21 lμ chiết suất tỷ đối giữa 2 môi tr−ờng iB lμ góc Briutơ
8. 78o08 4. Phân cực do l−ỡng chiết B1 D 101o52’Tính l−ỡng chiết của tinh thể: A Tinh thể có tính dị h−ớng -> Khi C1 C A1 chiếu 1 tia vμoTT thuđ−ợc 2 tia B D1 truyền qua: L−ỡng chiết TT băng lan Nếu chiếu tia sáng dọc theo Thoi-CaCO 3 quang trục tia không bị A C1 tách thμnh 2 tia e Nếu chiếu tia sáng ⊥ABCD tách thμnh tia th−ờng (0) vμ C A1 0 tia bất th−ờng (e-Không tuân theo định luật khúc xạ)
9. sin i Mặt phẳng chứa tia th−ờng vμ n=0 = const sin0 i quang trục lμ mặt phẳng chính sin i Chiết suất của tinh thể đối n=e ≠ const sine i với 2 tia Cả 2 tia e & 0 đều phân cực toμn phần Băng lan có ne n0 : tinh thể d−ơng n0 không đổi, ne phụ thuộc vμogóctớii 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
10. α=[α]ρd ρ khối l−ợng riêng d [α] Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vμo λ điều kiện thí nghiệm [α]=21,7 độ.cm3/(mm.gam) 0 0 đối với thạch anh ở 20 C vμ λvμng=5893A 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 0 0 Saccaro ở 20 C vμ λvμng=5893A ứng dụng: đ−ờng kế đo nồng độ dung dịch
11. 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 dμycỡ1mm. Mμng xenluyloit có phủ lớp polaroit có tính hấp thụ không đều. d Lăng kính nicol n nnh tia th−ờng không đi qua
12. 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 Tinh thể l−ỡng chiết r E as phân cực α e r Eo d Trong bản tinh thể l−ỡng chiết as tách thμnh 2 r r tia: e( E e)vμ o ( E o )có vận tốc khác nhau.
13. Ra khỏi bản tinh thể l−ỡng chiết 2 tia veμ o có vận tốc bằng nhau nhau vμ kết hợp với nhau nh− r r r 2 dao động vuông góc, cùng tần số:EEE=e + o x 2 y2 xy + −2 cosΔ ϕ =2 sin Δ ϕ a 2 a 2 a a 1 2 1 2 a =a.cosα, a =A.sinα 2π 2π 1 2 Δ ϕ(LL) = −( = n− n ) d λ e o λ e o c (ne-no)d=(2k+1)λ/4 2π π Δϕ = (ne − no )d = (2k +1) → λ 2 2 2 elip o x y α=46 → + =1 a 2 a 2 a1=a2 =R 1 2 → tròn
14. 2π d (ne-no)d=(2k+1)λ/2 Δ( ϕ n = − n ) d = ( 2 + k π 1 ) λ e o x y y → + =0 đoạn thẳng a2 a1a 2 -a1 a1 x -a2 2π e Δϕ = (ne − no )d = 2kπ (ne-no)d=kλ λ a y x y 2 → − = 0 đoạn thẳng a a1 a 2 -a1 1 x -a2