Sự phân cực ánh sáng (1) Th.S Trương Tinh Hà Khoa Vật Lý - Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM Website: tinhha.centea.org Email: ttinhha@yahoo.com 5/12/2010 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Nội dung nghiên cứu Sự phân cực gì? Mơ hình nghiên cứu Sự phân cực: chất & nguyên nhân Tóm lược lịch sử phát nghiên cứu tượng Ứng dụng Môi trường dị hướng - Tinh thể Môi trường dị hướng Tinh thể gì? - Tinh thể thạch anh đá băng lan Hiện tượng lưỡng chiết Bề mặt sóng mơi trường dị hướng Quang trục Cơng thức ellipsoid trịn xoay Hình ảnh bề mặt sóng Một vài ví dụ Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Quang học tia Truyền tạo ảnh qua vật có kích thước >>λ Giao thoa, nhiễu xạ tạo ảnh không tính đến phân cực Quang học sóng Quang học sóng điện từ Trường ánh sáng tương tác với vật chất Lý thuyết lượng tử electron Tất tượng quang học biết đến bao gồm tương tác với nguyên tử, phân tử vật rắn Điện động lực lượng tử Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Sự phân cực gì? Mơ hình nghiên cứu: dựa lý thuyết sóng điện từ (electromagnetic wave theory) ánh sáng sóng điện từ Sự phân cực (Polarization): tượng vector dao động bị giới hạn phương dao động Ánh sáng tự nhiên: Vector E dao động theo phương Ánh sáng phân cực: Phương dao động vector E khơng cịn tính đối xứng xung quanh phương truyền Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Sự phân cực gì? Nguyên nhân: ánh sáng (sóng điện từ) tương tác với mơi 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) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh họa Sóng điện từ lan truyền theo phương Ox Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh họa Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh họa Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Tóm lược lịch sử (1) Hiện tượng phân cực bắt đầu ý nghiên cứu từ năm 1669, sau liên tục thu hút quan tâm nhà khoa học Các thủy thủ sau chuyến đến Iceland, quay Copenhagen đem theo tinh thể suốt xinh đẹp, có đặc tính lý thú: hình ảnh vật nhìn qua tinh thể nhân đôi Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 10 Tóm lược lịch sử (2) Năm 1669, nhà toán học, vật lý học người Đan Mạch Erasmus Bartholinus nghiên cứu tượng trên, thực thí nghiệm cho xuất tập khảo cứu dày 60 trang mô tả đầy đủ tượng nhân đơi hình ảnh vật nhìn vật qua tinh thể Tài liệu khoa học vấn đề phân cực Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 17 Tinh thể thạch anh Tinh thể thạch anh: Quartz Hợp chất: SiO2 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 18 Tinh thể đá băng lan Tinh thể đá băng lan: Iceland spar, calcite spath Hợp chất: CaCO3 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 19 Hiện tượng lưỡng chiết Hiện tượng lưỡng chiết: double refraction, birefringence Nguyên nhân: tương tác sóng điện từ mơi trường dị hướng Một tia sáng truyền qua tinh thể trở thành hai tia phân biệt Kết quả: có hai ảnh vật Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 20 Một số hình ảnh Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Hình ảnh (tt) 22 Bề mặt sóng mơi trường dị hướng Khi ánh sáng truyền môi trường dị hướng, chúng truyền với vận tốc khác theo phương khác Quang trục: phương đặc biệt tinh thể mà ánh sáng truyền theo phương giống truyền mơi trường đẳng hướng Tia thường có bề mặt sóng hình cầu Tia bất thường có bề mặt sóng hình ellipsoid tròn xoay, trục đối xứng tròn xoay trục quang học Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 23 Cơng thức ellipsoid trịn xoay Hình cầu hệ toạ độ Oxyz có dạng: x2 y2 z + + =1 a a a Ellipsoid trịn xoay hệ Oxyz có dạng: x2 y2 z2 + + =1 a a b Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 24 Hình ảnh bề mặt sóng Tia thường: sóng cầu Tia bất thường: ellipsoid trịn xoay Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 25 Bề mặt sóng tinh thể dương Trong tinh thể dương: (thạch anh, ) no< ne nên vo > ve Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 26 Bề mặt sóng tinh thể âm Trong tinh thể âm: (đá băng lan, ) no> ne nên vo < ve Maple Worksheet File Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 27 Một vài ví dụ Vẽ bề mặt sóng tia thường tia bất thường tinh thể đá băng lan ωo ωe Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 28 Một vài ví dụ Vẽ bề mặt sóng tia thường tia bất thường tinh thể đá băng lan ωo ωe Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 29 Củng cố Khi nhìn vật qua tinh thể dị hướng, tuỳ theo góc độ ta thấy hai ảnh vật Vậy ta xoay tinh thể để nhìn thấy ảnh vật hay không? Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 30 Củng cố Khi ánh sáng phản xạ bề mặt điện môi thủy tinh, mặt nước, mặt đường, tuyết, Ánh sáng bị phân cực theo hướng .(song song, vng góc) với bề mặt phản xạ? Cặp kính mát phù hợp để nhìn thấy rõ vật ánh sáng phản xạ ấy? (Trục phân cực biểu diễn đường sọc) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Tài liệu tham khảo Microsoft Encarta 2004 www.physicsclassroom.com http://polarization.com http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/hph.html Tìm kiếm www.google.com.vn với từ khóa polarization, iceland spath, quartz, crystal, double refraction, birefringence, Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 31 ... động Ánh sáng tự nhiên: Vector E dao động theo phương Ánh sáng phân cực: Phương dao động vector E khơng cịn tính đối xứng xung quanh phương truyền Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Sự phân. .. (Scattering) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh họa Sóng điện từ lan truyền theo phương Ox Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh họa Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực Minh... vật nhìn vật qua tinh thể Tài liệu khoa học vấn đề phân cực Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phân cực 11 Tóm lược lịch sử (3) Lịch sử nghiên cứu tượng phân cực ánh sáng Christiaan Huygens Thomas