Nicol P biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực OP. Bản nửa sóng L chắn một nửa thị trường. Như vậy chùm ánh sáng gồm: nửa chùm không đi qua bản nửa sóng vẫn chấn động theo phương OP, nửa chùm đi qua bản nửa sóng chấn động theo phương OP’ đối xứng với phương OP qua các đường trung hòa của bản L. Như vậy, với một vị trí bất kỳ của nicol A, ta thấy hai nửa thị trường có độ sáng khác nhau (hình.64). Quay nicol A để phương OA của thiết diện chính song song với phương Ox, khi đó hình chiếu của OP và OP’ xuống OA bằng nhau nên ta thấy hai nửa thị trường sáng như nhau. - Đặt ống T có chứa dung dịch đường vào vị trí giữa bản L và nicol phân tích A. Dung dịch đường là một dung dịch quang hoạt hữu triền, nên khi ánh sáng đi qua, các phương chấn động OP và OP’ quay cùng chiều một góc (, các phương chấn động sáng khi ló ra khỏi dung dịch đường bây giờ là OQ và OQ’. Vì vậy ta lại thấ y hai nửa thị trường sáng tốt khác nhau. Muốn hai nửa thị trường sáng đều nhau như cũ, ta phải quay nicol phân tích A cùng chiều một góc (. Xác định được trị số của góc quay (, ta suy ra nồng độ của dung dịch đường theo định luật Biot. SS.31. TÁN SẮC DO HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC QUAY. Thực hiện thí nghiệm phân cực quay với cùng một bản thạch anh nhưng lần lượt với nhiều đơn s ắc khác nhau, người ta thấy góc quay ( của mặt phẳng chấn động sáng thay đổi tùy theo độ dài sóng (. Một cách gần đúng, Biot nhận thấy ( tỷ lệ nghịch với (2 và đưa ra công thức sau : A là một hằng số đối với (. Như vậy một độ dài sóng càng nhỏ thì ứng với một góc quay càng lớn và sự biến thiên này khá nhanh. Thí dụ với một bản thạch anh dày 1mm, các góc quay ( ứng với các độ dài sóng như sau: λ α Đỏ 7594 A 12o,65 Vàng 5893 A 21o,72 Tím 4308 A 42 o ,59 Nếu ta xét các bản mỏng, bề dày vài mm, thì các góc quay ( ứng với các đơn sắc từ đỏ tới tím đều là các góc hình học. Ánh sáng ló ra khỏi nicol A là một ánh sáng tạp, và màu ta thấy thay đổi theo phương của nicol A, do sự thay đổi về cường độ của các đơn sắc trong ánh 2 λ α A ≈ ñ x A’ A P Q o P’ Q’ α α H .66 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m sáng tạp đó (Biên độ của mỗi chấn động được biểu diễn bằng hình chiếu của các véctơ chấn động xuống phương OA). Muốn loại một đơn sắc nào, ta chỉ cần quay nicol A để phương OA thẳng góc với phương chấn động của đơn sắc đó. Đặc biệt nếu ta quay nicol A để OA thẳng góc với Ov (phương chấn động ứng với màu vàng 5.600 A) thì ánh sáng ló ra khỏ i A có một màu gọi là “màu nhạy”, nếu ta quay nicol A khỏi vị trí này một chút thì ta thấy màu biến đổi hẳn. Vậy muốn có màu nhạy, ta chỉ cần làm triệt tiêu ánh sáng vàng trung bình (5.600 A) trong ánh sáng trắng thực. Giả sử, ta dùng một bản thạch anh tả triền. Từ vị trí của OA có màu nhạy ta quay nicol A ngược chiều kim đồng hồ thì màu tạp ló ra khỏi A ngả sang màu đỏ (hình 68). Nếu ta quay theo chiều ngược lại, màu trên sẽ ngả sang màu xanh. Bằng cách dùng nhiều b ản quang hoạt bằng các chất khác nhau hoặc có bề dày khác nhau, ta được nhiều màu nhạy khác nhau (do sự thay đổi cường độ các đơn sắc trong màu nhạy). - Nếu ta dùng các bản quang hoạt khá dày, vài cm trở lên thì các góc quay của các đơn sắc là các góc lượng giác (hình 69). Các véctơ chấn động của các đơn sắc phân bố theo mọi phương thẳng góc với tia sáng. Thí dụ với một bản thạch anh dày 10cm, góc quay ( biến thiên từ 1265o tới 4259o khi ta xét từ đỏ tới tím. Trong tr ường hợp như vậy, dù nicol A ở vị trí nào, ta thấy phương OA cũng thẳng góc với phương chấn động của một số khá lớn các đơn sắc, vì vậy các đơn sắc này hoàn toàn bị loại trong ánh sáng ló ra khỏi nicol A. Quan sát qua A, ta được một màu trắng cao đẳng. Nếu hai nicol P và A ở vị trí thẳng góc (hình 68), tất cả các đơn sắc nào có véctơ chấn động quay một góc k( đều bị loại hoàn toàn trong ánh sáng ló ra khỏi A; tất cả các đơn sắc có véctơ chấn động quay một gócĠthì đi qua nicol A không bị biến đổi, các đơn sắc này được gọi là các bước xạ được ưu đãi. Như vậy, nếu hứng ánh sáng ló ra khỏi nicol A vào một kính quang phổ ta sẽ được một quang phổ vằn. Các vằn đen ứng với các bức xạ bị loại, các vằn sáng ứng với các bức xạ được ưu đãi. PHÂN CỰC QUAY TỪ Ta có thể dùng từ trường để gây ra hiện tượng phân cực quay đối với một môi trường lúc đầu không có tính quang hoạt. Hiện tượng phân cực quay nhân tạo này được gọi là phân cực quay từ, được khám phá bởi Faraday năm 1946 và được nhận thấy với hầu hết các môi trường trong suốt. A O P t v H.69 A P o A’ A p t v ñ H .68 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m SS.32. THÍ NGHIỆM VỀ PHÂN CỰC QUAY TỪ. Ta thiết trí các dụng cụ trong các thí nghiệm như sau : Hai nicol P và A ở vị trí thẳng góc. Ống T ở giữa P và A chứa một chất lỏng trong suốt đẳng hướng, thí dụ sulfur carbon. Mắt sẽ không nhận được ánh sáng. Chọn một dòng điện chạy qua một cuộn dây cuốn chung quanh ống T để tao một từ trường H ở trong chất lỏng và song song với phương truyề n của tia sáng. Ta lại thấy ánh sáng đi qua A. Nếu ta quay nicol A một góc ( cùng chiều với dòng điện sinh từ thì ánh sáng lại bị A hoàn toàn chặn lại. Thí nghiệm này chứng tỏ: Từ trường H đã làm cho chất lỏng trong ống T trở thành có tính quang hoạt, do đó làm mặt phẳng chấn động sáng quay một góc (, tương tự như hiện tượng phân cực quay gây ra bởi các chất quang hoạt thiên nhiên. Góc quay ( càng lớn nếu ta thực hiện thí nghiệm với các ch ất có chiết suất lớn. SS.33. ĐỊNH LUẬT VERDET. Nếu môi trường được đặt trong một từ trường đều song song với phương truyền của ánh sáng, góc quay ( của mặt phẳng chấn động sáng tỷ lệ với cường độ từ trường H và chiều dài ( của môi trường nằm trong từ trường. ( được gọi là hằng số Verdet tùy thuộc bản chất của môi trường và tùy thuộc độ dài sóng của ánh sáng. ( thường được tính ra phút/cm.gauss Với nước và ánh sáng vàng của Na, ta có ( = 0,013 phút/ cm.gauss. Sulfur carbon là một chất lỏng có chiết suất lớn (n = 1,628 với ánh sáng vàng của Na) nên trị số của ( rất lớn so với nước hoặc đa số các chất lỏng hữu cơ: (CS2= 0,042 phút/cm.gauss. - Nếu từ trường không song song với phương truyền của ánh sáng thì góc quay ( tỷ lệ với thành phần của H trên phương truyền của ánh sáng. α = ρ.λ. H θ H cos θ H α = ρ . λ . Hcos θ H .71 P T A H.70 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m SS.34. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA PHÂN CỰC QUAY TỪ VÀ PHÂN CỰC QUAY THIÊN NHIÊN. Các thí nghiệm cho thấy, thông thường chiều quay của mặt phẳng chấn động sáng trong hiện tượng phân cực quay từ cùng chiều với dòng điện sinh từ. Vậy chiều của góc quay ( không tùy thuộc chiều truyền của ánh sáng. Trong thí nghiệm ở hình vẽ 72, nếu mắt nhìn theo chiều x’x (ánh sáng truyền theo chuyền xx’) sẽ thấy mặt phẳng chấn động sáng quay ngược chiều kim đồng hồ, sulrur carbon trở thành một chất tả triền; ngược lại nếu mắt nhìn theo chiều xx’ (ánh sáng truyền theo chiều x’x) thì lại thấy mặt phẳng chấn động sáng quay theo chiều kim đồng hồ, sulfur carbon trong trường hợp này đóng vai trò của chất hữu triền. Trái lại trong hiện tượng phân cực quay thiên nhiên, nếu một chất là tả triền thì luôn luôn là tả triền (hữu triền cũng vậy). Chiề u của góc quay ( thay đổi theo chiều truyền ánh sáng. Nói chung, với đa số các chất, chiều quay của mặt phẳng chấn động sáng cùng chiều với dòng điện sinh từ, nhưng cũng có vài chất, chiều quay này ngược chiều dòng điện, thí dụ các dung dịch muối sắt. Các chất này được gọi là các chất âm. x x’ x x’ H . 72 Chaát taû trieàn Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m SS.35. ỨNG DỤNG: KÍNH TRONG SUỐT MỘT CHIỀU. Ta sắp đặt như sau : Các nicol P và A ở các vị trí để hai mặt phẳng thiết diện chính hợp với nhau một góc 45o. C là môi trường gây hiện tượng phân cực quay từ. Chọn các đại lượng thích hợp để khi ánh sáng đi qua, góc quay của mặt phẳng chấn động sáng là ( = ((H = 45o. Giả sử có hai quan sát viên đối diện nhau, ở các vị trí Q1 và Q2. Đối với người ở Q1, ánh sáng tới C có phươ ng chấn động là OA, khi đi qua C, phương chấn động quay một góc 45o theo chiều dòng điện I, trở thành song song với phương OP, do đó đi qua nicol P không bị thay đổi trạng thái phân cực. Vì vậy nngười đứng ở Q1 nhìn thấy người ở vị trí Q2 và thấy khối C như trong suốt. Ngược lại, đối với người ở Q2, ánh sáng tới C có phương chấn động là OP. Khi đi qua C, phương chấn động quay một góc 45o theo chiều dòng đi ện, trở thành phương OP’ thẳng góc với phương OA. Do đó bị nicol A chặn lại. Vì vậy người ở vị trí Q2 không nhìn thấy người ở vị trí Q1. Môi trường C như vậy chỉ cho ánh sáng đi qua theo một chiều mà thôi. P C A (a) I Q 1 Q 2 P’ (b) 45 o 45 o O A P H . 74 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . đãi. PHÂN CỰC QUAY TỪ Ta có thể dùng từ trường để gây ra hiện tượng phân cực quay đối với một môi trường lúc đầu không có tính quang hoạt. Hiện tượng phân cực quay nhân tạo này được gọi là phân. tỷ lệ với cường độ từ trường H và chiều dài ( của môi trường nằm trong từ trường. ( được gọi là hằng số Verdet tùy thuộc bản chất của môi trường và tùy thuộc độ dài sóng của ánh sáng. (. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA PHÂN CỰC QUAY TỪ VÀ PHÂN CỰC QUAY THIÊN NHIÊN. Các thí nghiệm cho thấy, thông thường chiều quay của mặt phẳng chấn động sáng trong hiện tượng phân cực quay từ cùng chiều với