Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 10: Ánh sáng trong các môi trường

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 10: Ánh sáng trong các môi trường

1. Chương 10 ÁNH SÁNG TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Phản xạ hoặc là khúc xạ Khi ánh sáng đi qua môi Cường độ của nó bị giảm trường vật khi đi qua môi trường (bị hấp thụ, tán xạ ánh sáng chất, nó bị ảnh hay phân cực). hưởng theo ba Vận tốc truyền trong cách môi trường nhỏ hơn c (hiện tượng tán sắc).
2. 10.1. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng hấp thụ ánh sáng L Chiếu chùm sáng đơn dx sắc song song có cường độ Io vuông góc vào một lớp môi trường có độ dày L. Nếu bỏ qua sự mất I Io ánh sáng do phản xạ và Hình 10.1 tán xạ mà cường độ I của ánh sáng ra khỏi môi trường giảm Sự hấp thụ ánh sáng bởi môi trường.
3. 2. Giải thích theo quan niệm cổ điển Sự hấp thụ ánh sáng là kết qủa của sự tương tác của sóng điện từ (ánh sáng) với vật chất. Dưới tác dụng của điện trường của sóng ánh sáng có tần số , các electron của nguyên tử và phân tử dịch chuyển đối với hạt nhân và thực hiện dao động điều hòa với tần số . Electron dao động trở thành nguồn phát sóng thứ cấp. Giao thoa của sóng tới và sóng thứ cấp nên trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của sóng tới. Cường độ của ánh sáng sau khi qua môi trường cũng thay đổi: không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử được giải phóng dưới dạng bức xạ mà có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh sáng.
4. 3. Định luật Bouguer về sự hấp thụ ánh sáng Chia vật (hình 10.1) thành vô số các lớp mỏng có độ dày là dx Độ giảm cường độ dI trong lớp mỏng có độ dày dx của chất hấp thụ tỉ lệ với độ dày dx và với cường độ của ánh sáng tới: dI = − .I.dx (10.1) Lấy tích phân biểu thức (10.1) từ x = 0 đến x = L I dI L = − .dx I I0 0 I = I0 exp(− L)
5. Trong đó: là hệ số, đặc trưng cho độ giảm cường độ gọi là hệ số hấp thụ của I = I0 exp(− L) môi trường, không phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng. Cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo hàm số mũ.
6. 4. Màu sắc của các vật Một chất có hệ số hấp thụ nhỏ với mọi bức xạ khả kiến Vật sẽ không có màu sắc Vật hấp thụ hoàn toàn mọi Vật có màu đen ánh sáng thấy được Màu sắc của các dung dịch màu và các kính lọc màu Ví dụ kính lọc màu đỏ được giải thích bằng sự hấp thì ít hấp thụ ánh sáng thụ có chọn lựa. đỏ và màu da cam
7. 10.2. SỰ TÁN XẠ ÁNH SÁNG Trong thực tế không có môi trường nào hoàn toàn đồng chất, mà có độ chênh lệch của mật độ, nhiệt độ Ánh sáng không những truyền thẳng mà còn theo các phương khác, tức là bị tán xạ.
8. 1. Sự tán xạ ánh sáng bởi các hạt nhỏ (TYNDALL): O a) Thí nghiệm S A Cho một chùm tia sáng song song đi qua một ống thủy tinh đựng nước tinh khiết (hình 10.2) B Hình 10.2 OB vuông góc với tia sáng sẽ không nhìn thấy Bây giờ nhỏ vài giọt sữa chùm tia sáng trong vào ống và lắc đều. Nhìn vào ống ống. theo phương OB ta sẽ nhìn thấy ánh sáng trong ống. Vậy chất lỏng trong ống bây giờ là một môi trường vẫn đục, tán xạ ánh sáng đi qua nó.
9. Quy luật : Chùm tia tới là ánh sáng trắng, ánh sáng tán xạ theo phương tạo với chùm tia tới một góc càng lớn sẽ ngã về màu xanh lam -> Ánh sáng bước sóng ngắn sẽ bị tán xạ mạnh nhất. Nếu ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng tán xạ làm với phương của chùm tia tới một góc 0 < < 900 , bị phân cực một phần và theo phương vuông góc: = 900, bị phân cực thẳng hoàn toàn. Sự phân bổ cường độ của ánh sáng tán xạ theo góc tán xạ được xác định theo công thức: I = I /2 (1 + cos2 ) (10.3)
10. Đường cong (hình 10.3) biểu diễn công thức A (10.3) được gọi là O Phương tia tới ) giản đồ chỉ thị tán xạ. Nó có tính đối B Phương quan sát xứng đối với Hình 10.3 phương của tia tới và phương vuông góc với nó
11. b) Lý thuyết tán xạ của Rayleigh Biểu thức cho cường độ của ánh sáng tán xạ: 2 9 2 2 N 2v 2  −  I = I 0 0 (1+ cos2 ) 0 2 4 r   +  0 V: thể tích của một hạt, N: số hạt có trong 1.0 cm3 r: khoảng cách từ hạt tán xạ đến điểm quan sát : góc tán xạ.
12. Hiện tượng tán xạ Tyndall luôn luôn xảy ra trong dung dịch có các hạt lơ lửng, đặc biệt là dung dịch keo trong bầu khí quyển, trong nhiều đồ uống v.v Đo cường độ Nghiên cứu màu của ánh sáng tán xạ sắc của ánh sáng tán xạ có thể xác định một có thể đoán nhận được cách định lượng kích thước của các hạt những chất lơ lửng có mặt trong dung dịch trong dung dịch, độ nghiên cứu. trong suốt của khí quyển v.v
13. 2. Sự tán xạ phân tử Hiện tượng tán xạ còn quan sát được cả trong các môi trường tinh khiết Hiện tượng tán xạ xảy ra do chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên môi trường Tán xạ phân tử
14. Nguyên nhân là sự thăng giáng mật độ phân tử trong môi trường. Do chuyển động nhiệt của các phân tử nên chúng phân bổ không đều trong môi trường. Sự thăng giáng mật độ phân tử kéo theo sự thăng giáng khối lượng riêng Làm cho chiết suất của môi trường chịu sự thăng giáng Gây nên hiện tượng tán xạ phân tử
15. Tán xạ phân tử cũng tuân theo định luật Rayleigh: 1 I  4 Cường độ của ánh sáng tán xạ phân tử tỉ lệ nghịch với lũy thừa bậc bốn của bước sóng.
16. 10.3. SỰ TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng: Năm 1672, Newton đã nghiên cứu thực nghiệm thấy rằng một chùm ánh sáng trắng đi qua lăng kính thủy tinh bị phân tích thành một dải nhiều màu trên màn quan sát đặt sau lăng kính. Các màu xếp theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
17. 2. Độ tán sắc và đường cong tán sắc Nếu n1, n2 là chiết suất ứng với hai bước sóng là 1và 2 thì độ tán sắc trung bình đối với miền phổ 1 và 2 : n − n D = 2 1  2 − 1 dn D = d
18. Hình 10.4 biểu n 1.7 diễn đường Thuỷ tinh 1.6 cong tán sắc Thạch anh của một số chất 1.5 Fluarit trong vùng 1.4 −6 bước sóng ánh 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 (10 m) sáng. Hình 10.4
19. 3. Tán sắc thường và tán sắc dị thường Đối với những chất ít hấp thụ ánh sáng thì sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng gần như tuân theo công thức Cauchy: bc na= + + + + 24 b na+  2
20. Độ tán sắc của chất ở miền tán sắc thường là một đại lượng âm: dn 2b D = = − d 3 Đối với các chất có sự hấp thụ ánh sáng đáng kể, thì ở vùng phổ hấp thụ ta thấy: Chiết suất tăng khi bước sóng tăng và biến thiên theo bước sóng nhanh hơn theo công thức Cauchy. Hiện tượng tán sắc dị thường.
21. 4. Ứng dụng hiện tượng tán sắc Hiện tượng tán sắc ánh sáng được ứng dụng trong các máy quang phổ lăng kính để phân tích thành phần quang phổ của nguồn sáng.
22. 10.4. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG 1. Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực Quang trục OO1 của tinh thể Ánh sáng tự nhiên O1 Ánh sáng phân cực thẳng E O Phương truyền Bản tourmaline T của ánh sáng Hình 10.6: Ánh sáng phân cực Hình 10.5: Ánh sáng tự nhiên thẳng
23. Nguồn sáng thông thường là kết quả bức xạ của tập hợp vô số các nguyên tử chứa trong nguồn sáng đó. Ánh sáng bức xạ của từng nguyên tử tương đương với ánh sáng của bức xạ lưỡng cực. Ánh sáng do lưỡng cực bức xạ là một sóng ngang mà phương dao động vuông góc với phương truyền. Ánh sáng phân cực.
24. Sự chuyển động hỗn loạn của các nguyên tử, nên phương dao động của ánh sáng bức xạ từ các nguồn sáng thông thường hướng theo mọi phương xung quanh phương truyền. Ánh sáng tự nhiên
25. Cho ánh sáng đi qua một tinh thể tourmaline, tinh thể này có tính chất chỉ cho qua ánh sáng có Hình 10.7: Ánh sáng tự nhiên đi phương dao động qua hai bản tourmaline nhất định song song với quang trục của tinh thể. Kết quả là ta có ánh sáng mà phương dao động hoàn toàn xác định Ánh sáng phân cực hoàn toàn hay gọi là phân cực thẳng
26. - Ánh sáng có véctơ cường độ điện trường chỉ (a) (b) (c) Hình 10.8 dao động theo một phương xác định Mặt phẳng dao động được gọi là ánh Tia sáng sáng phân cực Mặt phẳng phân cực thẳng hay ánh Hình 10.9: Mặt phẳng dao sáng phân cực động và mặt phẳng phân cực toàn phần -Ánh sáng có - Ánh sáng có véctơ cường độ điện véctơ cường độ trường dao động theo mọi phương điện trường dao vuông góc với tia sáng nhưng có động đều đặn theo phương dao động mạnh, có phương mọi phương vuông dao động yếu, được gọi là ánh sáng góc với tia sáng phân cực một phần gọi là ánh sáng tự nhiên
27. 2. Biểu diễn * Biểu diễn ánh sáng tự nhiên bằng cách vẽ rất nhiều véctơ cùng độ dài theo bán kính của đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với tia sáng. * Đối với ánh sáng phân cực thẳng, biểu diễn chỉ bằng một véctơ nằm trong mặt phẳng vuông góc tia sáng. * Nếu chùm tia vừa là ánh sáng tự nhiên vừa là ánh sáng phân cực thẳng thì ta được chùm tia hỗn hợp là ánh sáng phân cực một phần, khi đó độ lớn của véctơ cường độ điện trường không đều theo các phương. Độ phân cực P: I − I P = max min Imax + Imin
28. 3. Định luật Malus Cường độ ánh sáng đi qua bản tourmaline bằng: I = Io cos 2 Khi = 0 : cos = 1 → I = I0 Cường độ ánh sáng đi qua bản tourmaline bằng cường độ ánh sáng tới. Khi = /2: cos = 0 → I = 0 Cường độ ánh sáng qua bản tourmaline bị triệt tiêu.
29. 10.5. SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ Chiếu một chùm ánh T R S sáng tự nhiên vào • iB iB • mặt phân cách của • Không khí n hai chất điện môi, • 1 I r một phần ánh sáng B Thuỷ tinh n2 sẽ bị phản xạ, phần T còn lại khúc xạ vào 1 môi trường thứ hai. Hình 10.11
30. Nhận xét: Tia phản xạ và tia khúc xạ là những tia phân cực một phần Véctơ điện trường dao động ưu tiên theo một phương trong mặt phẳng vuông góc với tia sáng.
31. Thay đổi từ từ độ nghiêng của chùm tia tới với tấm thủy tinh, có một vị trí mà ở đó tia phản xạ IR bị bản T làm tắt hoàn toàn Chứng tỏ tia IR là tia phân cực thẳng
32. Lúc đó góc tới i = iB thỏa điều kiện tgiB = n 21 Góc iB được gọi là góc Brewster hay là góc phân cực hoàn toàn.
33. 10.6. PHÂN CỰC ÁNH SÁNG DO LƯỠNG CHIẾT 1. Tính lưỡng chiết của các tinh thể Mỗi tia sáng xuất phát từ một điểm rọi tới mặt khối tinh thể đều bị khối tinh thể tách thành hai tia khúc xạ khác nhau. Khối tinh thể băng lan phải có chiết suất khác nhau đối với hai tia sáng truyền trong nó. Tính lưỡng chiết của tinh thể băng lan.
34. 78008 D B1 101052 A C1 C A1 B D1 Hình 10.12 Hình 10.13 Mỗi tinh thể băng lan đều có dạng của một khối hình thoi sáu mặt (hình 10.13). Đường chéo AA1 là quang trục của tinh thể. Bất kỳ đường thẳng nào trong tinh thể song song với AA1 cũng gọi là quang trục của tinh thể.
35. 2. Sự phân cực toàn phần của ánh sáng do lưỡng chiết: tia thường với tia bất thường a) Định nghĩa của tia thường và tia bất thường Ánh sáng A C tự nhiên 1 α) Tia IR1 tuân theo đúng định luật khúc xạ ánh sáng, tiếp tục truyển I • R2 thẳng qua tinh thể, nằm trong mặt • • phẳng tới. C • Tia e R1 A1 • Quang trục • Tia ló Tia thường Hình 10. 14 β) Tia IR2 không tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng, đi lệch khỏi phương truyền của tia tới, không nằm trong mặt phẳng tới. Tia bất thường
36. b) Tính chất của tia thường và bất thường Tia thường có Tia bất thường có véctơ cường độ điện vectơ cường độ điện trường dao động vuông trường dao động trong góc với mặt phẳng đặc mặt phẳng chính của nó biệt gọi là mặt phẳng (mặt phẳng chứa quang chính của tia đó (mặt trục của tinh thể và tia phẳng chứa tia thường bất thường). và quang trục của tinh thể).
37. 10.7. CÁC LOẠI KÍNH PHÂN CỰC 1. Polaroid 2. Lăng kính Nicol
38. 1. Polaroid Nhiều tinh thể lưỡng chiết có tính chất hấp thụ không đều đối với tia thường và tia bất thường. Tính chất lưỡng sắc. Bản polaroid là bản celluloid trên có phủ một lớp tinh thể rất nhỏ định hướng herapatit (tinh thể sulfat – iod – kinin) có tính lưỡng sắc mạnh. Những bản polaroid tương đối rẻ và đơn giản, nên chúng ta đã được sử dụng trong ngành vận tải ô tô để khắc phục hiện tượng lóa mắt của những người lái xe ô tô do ánh sáng đèn pha ô tô chạy ngược chiều gây ra.
39. 2. Lăng kính Nicol Nicol là một bản Lớp nhựa canada A tinh thể băng lan C1 220 680 480 được cắt theo mặt i I tia e S • • i • phẳng chéo góc 0 • 76 0 • 90 C A1 rồi dán lại bằng quang trục tia o một lớp nhựa Hình 10. 15 thơm canađa. Một tia sáng tự nhiên rọi tới nicol sẽ bị tách thành hai tia thường và bất thường.
40. * no> nc ->tia thường bị khúc xạ nhiều hơn tia bất thường * no> nc -> người ta đã chọn hình dạng và kích thước của nicol sao cho tia thường đi tới lớp nhựa sẽ bị phản xạ toàn phần, dùng lớp nhựa sơn đen ở mặt bên CA1 để hấp thụ nó. *ne tia bất thường bao giờ cũng truyền qua được lớp nhựa, tiếp tục truyền trong băng lan rồi ló ra ngoài nicol theo phương song song tới tia tới. Sau nicol, ta chỉ nhận được tia bất thường là tia sáng phân cực toàn phần có vectơ cường độ điện trường dao động trong tiết diện ứng với tia đó.
41. 10.8 ÁNH SÁNG PHÂN CỰC ELLIP VÀ PHÂN CỰC TRÒN Sóng sáng có thể được biểu diễn bởi hai sóng phân cực thẳng vuông góc với nhau: Ex (z,t) = i E0xCos(kz− t) (10.13) E y (z,t) = jE0 yCos(kz− t + ) (10.14) Sóng sáng tổng hợp sau bản, có vectơ E bằng: E (z,t) = Ex (z,t) + Ey (z,t) (10.15)
42. Ta có: E y = cos(kz − t)cos − sin( kz− t)sin Eoy E E y −x cos = − sin(kz −  t)sin (10.17) EEoy ox Từ (10.13) ta có: E sin (kz -  t) = [ 1 - ( x )2 ] 1/2 E0x
43. Thay vào (10.17) ta được 2 2 Ey EE 2 −xxcos = 1 − sin EEE oy ox ox 2 2 EE EE yy+xx −2 cos = sin2 (10.18) EEEEoy ox oy ox Đây là phương trình của đường ellip với các trục không song O song với các trục tọa độ mà nghiêng một góc (hình 10.16). Hình 10.16
44. Xét các trường hợp đặc biệt sau: a) Khi hiệu pha giữa hai sóng phân cực phẳng có giá trị không đổi tùy ý, mút của vectơ E của sóng sáng dịch chuyển theo một đường ellip xác định nào đó : ta có ánh sáng phân cực ellip. b) Khi hiệu pha giữa hai sóng = (2k + 1) 2 2 E2 Phương trình (10.18) thành Ex y 22+=1 EEox oy Đây là phương trình của ellip có hai trục trùng với trục tọa độ hai bán trục E0x và Eoy (góc = 0) * Nếu góc = 45o ánh sáng phân cực tròn
45. c) Khi hiệu pha = k m Eoy phương trình (10.18) thành: E y = (−1) E x Eox Phương trình của một đoạn đường thẳng đi qua gốc tọa độ ánh sáng phân cực thẳng. (a) (b) (c) Hình 10.17
46. 10.9. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC QUAY VÀ ỨNG DỤNG Ánh sáng đơn sắc từ một Bản thạch anh A nguồn sáng tự nhiên S đi S qua kính phân cực P và L kính phân tích A đặt vuông 1 P A Hình 10.19 góc với nhau. Hình 10.18 Ánh sáng không đi qua được kính phân tích A. Nếu đặt giữa kính phân cực P và kính phân tích A một bản mặt song song làm bằng tinh thể thạch anh Ánh sáng đi qua được kính phân tích A.
47. Muốn cho ánh sáng không đi qua được kính A thì ta phải quay kính phân tích A một góc Có mặt của bản mặt song song làm quay mặt phẳng phân cực một góc . Hiện tượng phân cực quay Hiện tượng phân cực quay là hiện tượng làm quay mặt phẳng phân cực khi ánh sáng phân cực đi qua một cấu trúc tinh thể.
48. Góc quay của mặt phẳng phân cực tỉ lệ thuận với độ dày d của bản mặt song song: = d
49. Bên cạnh những tinh thể có tính chất phân cực quay còn có những chất lỏng tinh khiết, các dung dịch có tính chất như vậy. Các chất có khả năng làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng tới gọi là những chất quang hoạt. Còn khả năng làm quay mặt phẳng phân cực thì gọi là tính quang hoạt.
50. Tính quang hoạt của dung dịch tỉ lệ thuận với chiều dày của lớp dung dịch và nồng độ của nó. Định luật Biot = [ ] dC
51. O O1 P A 2 R S Hình 10.21 Đường kế Đường kế được bố trí như hình 10.21
52. Kính phân cực có thể biến ánh sáng tự O 1 O O nhiên thành ánh sáng phân cực thẳng nhưng phương dao động của ánh sáng phân cực sẽ O (a theo hai phương OO’ và OO’’ (hình 10.20a). ) Nếu đặt kính phân tích vuông góc với phương OO’ thì trường sáng bên trái sẽ bị (b ) tắt (hình 10.20b). Nếu kính phân tích vuông góc với (c phương OO’ thì trường sáng bên phải sẽ ) tắt (hình 10.20c). (d Trong trường hợp kính phân tích vuông Hình ) 10.20 góc với phương OO1 thì cả hai trường sáng đều mờ như nhau.
53. 10.10. NHỮNG ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO ÁNH SÁNG 1. Quang thông Quang thông do một chùm dS sáng gửi tới diện tích dS là một đại lượng có trị số bằng phần năng lượng gây ra cảm giác sáng gửi tới dS O trong một đơn vị thời gian Hình 10.22 Gọi dQ là năng lượng ánh sáng thấy được gửi đến diện tích dS trong thời gian,quang thông dФ của nguồn gửi đến diện tích ta xét là: dQ d= 
54. Gọi Q là toàn bộ năng lượng của ánh sáng thấy được do nguồn phát ra trong thời gian, quang thông Ф toàn phần của nguồn là: Q = 
55. 2. Độ sáng (cường độ sáng) a) Góc khối: dS n Góc khối nhìn thấy diện n d r tích dS từ điểm O là phần O không gian giới hạn bởi dS hình nón có đỉnh tại O và Hình 10.23 có các đường sinh tựa trên chu vi của dS 2 dSn = dS.cos d 1 dS.cos = d = r 2 dSn r
56. b) Độ sáng: Độ sáng của nguồn theo một phương nào đó là một đại lượng có giá trị bằng quang thông của nguồn gửi đi trong một đơn vị góc khối theo phương đó. d I =  = Id = I d = 4 I d
57. c) Đơn vị của độ sáng: Candela (viết tắt là cd) Candela là độ sáng đo theo phương vuông góc với một diện tích nhỏ, có diện tích 1/600.000 m2, bức xạ như một vật bức xạ toàn phần, ở nhiệt độ đông đặc của platin dưới áp suất 101325 N/m2.
58. 3. Độ trưng Độ trưng của nguồn khối là đại lượng vật lý về trị số bằng quang thông toàn phần do một đơn vị diện tích của nguồn khối ấy phát ra. Nếu gọi d  là quang thông toàn phần do phần tử bề mặt dS của nguồn phát ra thì độ trưng của phần tử bề mặt đó là: d R = dS Đơn vị độ trưng: lumen
59. 4. Độ chói dS n dS Gọi là góc hợp bởi O M phương AM và pháp A tuyến An của phần tử d diện tích dS, dSn là hình n chiếu của dS lên mặt Hình 10.25 phẳng vuông góc với phương AM, ta có: dSn = dS.cos
60. Quang thông toàn phần rời mặt S = Quang thông toàn phần rời khỏi một đơn vị diện tích của nguồn khối = độ trưng R dS Diện tích S Quang thông trên đơn vị diện tích trong đơn vị góc khối = độ chói B Hình 10.26
61. Diện tích dS càng chói nếu như cường độ sáng do nó phát ra ứng với một đơn vị diện tích của dSn càng nhiều. dI là cường độ ánh sáng do diện tích dS phát ra theo phương AM. dI càng lớn dSn Độ chói của diện tích phát sáng dS theo phương AM là đại lượng vật lý về trị số bằng cường độ dI sang do nó phát ra theo phương B = đó trên một đơn vị diện tích của dSn mặt nhìn thấy được dSn của nó.
62. B phụ thuộc góc do đó ta viết: B = B( ) * Nếu B = const thì mặt phát sáng được gọi là nguồn Lambert. Đối với nguồn Lambert, quang thông toàn phần do phần tử diện tích dS của nó phát ra bằng: d = BdS
63. Đơn vị của độ chói: Candela trên mét vuông (cd/m2 ) hay còn gọi là nít (nt)
64. Độ chói nhỏ nhất mắt người nhận biết được khoảng 10−6 nt. Dưới đây ta nêu một vài số liệu về độ chói của một số mặt phát sáng: Mặt phát sáng Độ chói (nit) Đèn néon 1000 Ngọn lửa đèn dầu hỏa 1,5.104 Dây tóc kim loại của đèn điện (1,52).10 6 Bề mặt mặt trăng nay rằm nhìn 2500 qua khí quyển Bề mặt mặt trời 1,5.109
65. 5. Độ rọi a) Định nghĩa: Độ rọi E của một mặt nào đó là một đại lượng có giá trị bằng quang thông gửi tới một đơn vị diện tích mặt đó. d E = dS
66. b) Độ rọi gây bởi nguồn điểm: n r O d dS Hình 10.27 IdScos Quang thông gửi tới dS d = Id = r 2 d Icos Độ rọi của diện tích dS E = = dS r 2 Độ rọi của mặt được chiếu sáng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ mặt ấy đến nguồn.
67. c) Đơn vị đo độ rọi: lux (viết tắt là lx) là độ rọi của một mặt mà cứ 1m2 của mặt đó nhận đựoc một quang thông là 1 lumen.
68. d) Sự phát sáng của một mặt được rọi sáng Khi ta rọi ánh sáng đến một mặt nào đó, một phần ánh sáng tới bị mặt đó hấp thụ hoặc để truyền qua, phần còn lại bị mặt ấy phản xạ hoặc khuếch tán về mọi phía. Mặt nhận được ánh sáng lại có thể được gọi là nguồn phát sáng.
69. Nếu quang thông gởi tới mặt là dФ, vậy quang thông phản xạ hay khuếch tán trên mặt là: k được gọi là hệ số phản xạ dФ’ = kdФ hay hệ số khuyếch tán d E là độ rọi của bề mặt ta xét: E = Gọi: dS d ' R’ là độ trưng của mặt bề đó: R ' = dS R’ = kE
70. 6. Hiệu suất sáng Được định nghĩa bằng tỷ số quang thông phát ra bởi một nguồn sáng trên công suất vào. Đơn vị là lm/W .
71. Nguồn sáng thông thường có thể chia ra làm ba loại: b) Đèn hơi a) Đèn nóng có dây tóc bằng tungsten c) Đèn huỳnh quang
72. a) Đèn nóng sáng a) Đèn nóng sáng có dây tóc bằng tungsten được đốt nóng đến nhiệt độ cao . Đèn loại này có hiệu suất tăng lên theo công suất vì công suất càng cao, nhiệt độ của dây tóc càng cao thì phần ánh sáng nhìn thấy trong toàn bộ bức xạ càng lớn.
73. b) Đèn hơi Đèn hơi chứa một chất khí hoặc hơi gây bức xạ khi có dòng điện chạy qua. Màu của ánh sáng phát ra tùy thuộc vào bản chất của hơi. Đèn hơi có hiệu suất cao hơn đèn dây tóc.
74. Đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang gồm một ống thủy tinh chứa đầy hỗn hợp hơi thủy ngân và khí trơ như Argon . Khi có dòng điện chạy qua hỗn hợp, bức xạ tử ngoại được phát ra. Thành trong của ống được phủ một lớp phát quang phát ra ánh sáng nhìn thấy khi được kích thích bởi bức xạ tử ngoại. Đèn huỳnh quang tạo ra rất ít nhiệt nên có hiệu suất cao.