Bài giảng Sự phân cực của ánh sáng - Th.S Trương Tinh Hà

Nội dung text: Bài giảng Sự phân cực của ánh sáng - Th.S Trương Tinh Hà

1. Sự phõn cựccủaỏnhsỏng (1) Th.S Trương Tinh Hà Khoa VậtLý-Trường ĐạiHọc Sư PhạmTP.HCM Website: tinhha.centea.org Email: ttinhha@yahoo.com 5/12/2010 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực 1
2. 2 Nội dung nghiờn cứu „ Sự phõn cựclàgỡ? „ Mụ hỡnh nghiờn cứu „ Sự phõn cực: bảnchất & nguyờn nhõn „ Túm lượclịch sử phỏt hiện và nghiờn cứuhiệntượng „ Ứng dụng „ Mụi trường dị hướng - Tinh thể „ Mụi trường dị hướng „ Tinh thể là gỡ? - Tinh thể thạch anh và đỏbăng lan „ Hiệntượng lưỡng chiết „ Bề mặtsúngtrongmụitrường dị hướng „ Quang trục „ Cụng thứccủamột ellipsoid trũn xoay „ Hỡnh ảnh của cỏc bề mặt súng „ Mộtvàivớdụ Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
3. Quang học 3 tia Truyềnvàtạo Quang học ảnh qua vậtcú súng kớch thước >>λ Giao thoa, nhiễuxạ và tạo ảnh Quang học khụng tớnh đếnsự phõn cực súng điệntừ Trường ỏnh sỏng và tương tỏc vớivậtchất Lý thuyếtlượng tử củaelectron Tấtcả cỏc hiệntượng quang học đang được biết đếnhiện nay bao gồmluụncả tương tỏc vớinguyờntử, phõn tử và vậtrắn Điện động lực lượng tử Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
4. 4 Sự phõn cựclàgỡ? „ Mụ hỡnh nghiờn cứu: dựatrờnlýthuyếtsúng điệntừ (electromagnetic wave theory) ệ ỏnhsỏnglàsúngđiệntừ. „ Sự phõn cực (Polarization): hiệntượng vector dao động bị giớihạnphương dao động. „ Ánhsỏngtự nhiờn: Vector E dao động theo mọi phương „ Ánhsỏngphõncực: Phương dao động của vector E khụng cũn tớnh đốixứng xung quanh phương truyềnnữa. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
5. 5 Sự phõn cựclàgỡ? „ Nguyờn nhõn: do ỏnh sỏng (súng điệntừ) tương tỏc vớimụitrường vậtchất. „ Cú nhiềuphương phỏp làm phõn cực ỏnh sỏng: „ Phảnxạ (Reflection) „ Khỳc xạ (Refraction) „ Sự truyền qua (Transmission) „ Tỏn xạ (Scattering) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
6. 6 Minh họa Súng điệntừ lan truyềntheophương Ox Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
7. 7 Minh họa Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
8. 8 Minh họa Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
9. 9 Túm lượclịch sử (1) „ Hiệntượng phõn cực đóbắt đầu được chỳ ý và nghiờn cứutừ năm 1669, sau đú liờn tụcthuhỳtsự quan tõm củacỏcnhàkhoahọc. „ Cỏc thủythủ sau chuyến đi đến Iceland, khi quay về Copenhagen đó đem theo cỏc tinh thể trong suốtvà xinh đẹp, cú những đặc tớnh lý thỳ: hỡnh ảnh củamột vậtkhiđược nhỡn qua những tinh thể này sẽđược nhõn đụi. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
10. 10 Túm lượclịch sử (2) „ Năm 1669, nhà toỏn học, vậtlý họcngười Đan Mạch Erasmus Bartholinus nghiờn cứuhiện tượng trờn, thựchiện cỏc thớ nghiệmvàchoxuấtbảnmộttập khảocứu dày 60 trang mụ tảđầy đủ về hiệntượng nhõn đụi hỡnh ảnh củamộtvật khi nhỡn vật qua tinh thể ệ Tài liệu khoa học đầutiờnvề vấn đề phõn cực. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
11. 11 Túm lượclịch sử (3) Lịch sử nghiờn cứuhiệntượng phõn cựccủaỏnhsỏng Christiaan Huygens Thomas Young (1690) (1801) Sir Isaac Newton Etienne-Louis Malus (1717) (1809) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
12. 12 Túm lượclịch sử (4) Lịch sử nghiờn cứuhiệntượng phõn cựccủaỏnhsỏng Dominique Francois Jean Arago David Brewster (1811) (1812) Jean-Baptiste Biot (1812) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
13. 13 Ứng dụng „ Hiệntượng phõn cựchiệndiệnrộng khắp trong tự nhiờn: cầuvồng, ỏnh sỏng phảnxạ trờn mặthồ, trờn mặt đường, „ Được cỏc sinh vậtsử dụng: bạch tuộc, ong, „ Đượccon ngườisử dụng rộng rói trong đời sống hàng ngày: kớnh mỏt, màn hỡnh tinh thể lỏng, kớnh hiểnvi phõncực, Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
14. 14 Túm tắt Cỏc phỏt hiện -Nghiờn cứu Giảithớch về sự phõn cực -Ứng dụng Lý thuyết súng điệntừ Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
15. 15 Mụi trường dị hướng - Tinh thể „ Mụi trường dị hướng: mụi trường cú tớnh chấtthayđổi theo phương. VD: tớnh đàn hồi, biếndạng trượt, độ cứng, tớnh dẫnnhiệt, từ tớnh, quang tớnh, „ Vậtchấttồntạidướicỏctrạng thỏi rắn, lỏng, khớ, plasma. „ Vậtchất ở trạng thỏi rắncúthể thuộc: „ Trạng thỏi vụ định hỡnh: „ Trạng thỏi kết tinh (tinh thể): cỏc phõn tử, nguyờn tử cấutạo nờn vậtchất đượcsắpxếptheonhững trậttự xỏc định, đồng nhất trong khụng gian. „ Phầnlớn tinh thể cú tớnh dị hướng. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
16. 16 Vài cấu trỳc tinh thể Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
17. 17 Tinh thể thạch anh „ Tinh thể thạch anh: Quartz „ Hợpchất: SiO2 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
18. 18 Tinh thểđỏbăng lan „ Tinh thểđỏbăng lan: Iceland spar, calcite spath „ Hợpchất: CaCO3 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
19. 19 Hiệntượng lưỡng chiết „ Hiệntượng lưỡng chiết: double refraction, birefringence. „ Nguyờn nhõn: do tương tỏc giữasúngđiệntừ và mụi trường dị hướng. Một tia sỏng truyềnqua tinh thể thỡ trở thành hai tia phõn biệt. „ Kếtquả: cú hai ảnh của cựng mộtvật. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
20. 20 Mộtsố hỡnh ảnh Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
21. Hỡnh ảnh (tt)
22. 22 Bề mặt súng trong mụi trường dị hướng „ Khi ỏnh sỏng truyền trong mụi trường dị hướng, chỳng sẽ truyềnvới cỏc vậntốc khỏc nhau theo cỏc phương khỏc nhau. „ Quang trục: những phương đặcbiệt trong tinh thể mà ỏnh sỏng khi truyềntheophương này thỡ giống như khi truyềntrongmụitrường đẳng hướng. „ Tia thường cú bề mặtsúnglàhỡnh cầu. „ Tia bấtthường cú bề mặtsúnglàhỡnh ellipsoid trũn xoay, trục đốixứng trũn xoay là trụcquanghọc. Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
23. 23 Cụng thứccủa ellipsoid trũn xoay „ Hỡnh cầu trong hệ toạđộOxyz cú dạng: x2 y2 z 2 + +1 = a2 a2 a2 „ Ellipsoid trũn xoay trong hệ Oxyz cú dạng: x 2 y 2 z 2 + +1 = a 2 a 2 b2 Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
24. 24 Hỡnh ảnh của cỏc bề mặt súng „ Tia thường: súng cầu „ Tia bấtthường: ellipsoid trũn xoay Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
25. 25 Bề mặt súng trong tinh thể dương „ Trongtinhthể dương: (thạch anh, ) no ve Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
26. 26 Bề mặt súng trong tinh thể õm „ Trongtinhthể õm: (đỏ băng lan, ) no> ne nờn vo < ve Maple 8 Worksheet File Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
27. 27 Một vài vớ dụ Vẽ bề mặt súng của tia thường và tia bất thường trong tinh thểđỏbăng lan. ωo ωe Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
28. 28 Một vài vớ dụ Vẽ bề mặt súng của tia thường và tia bất thường trong tinh thểđỏbăng lan. ωo ωe Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
29. 29 Củng cố Khi nhỡn mộtvật qua tinh thể dị hướng, tuỳ theo gúc độ ta sẽ thấyhaiảnh củavật. Vậytacúthể xoay tinh thểđểchỉ nhỡn thấymột ảnh củavật hay khụng? Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
30. 30 Củng cố „Khi ỏnh sỏng phảnxạ trờn mộtbề mặt điệnmụinhư thủytinh, mặtnước, mặt đường, tuyết, Ánh sỏng sẽ bị phõn cựctheohướng (song song, vuụng gúc) vớibề mặtphảnxạ? „Cặpkớnhmỏtnàophựhợp để nhỡn thấyrừcỏcvật trong cỏc ỏnh sỏng phảnxạấy? (Trụcphõncực được biểudiễnbằng cỏc đường sọc) Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực
31. 31 Tài liệuthamkhảo „ Microsoft Encarta 2004 „ www.physicsclassroom.com „ „ astr.gsu.edu/hbase/hph.html „ Tỡm kiếmtrờnwww.google.com.vn vớitừ khúa polarization, iceland spath, quartz, crystal, double refraction, birefringence, Tài liệu hỗ trợ - Quang học HP2- Phõn cực