Physic Labs

Quang học

Sự phân cực ánh sáng

Phân cực mô tả hướng dao động của điện trường ngang; kính phân tích tuân theo định luật Malus I = I₀ cos²θ với ánh sáng phân cực phẳng.

Phân cực mô tả hướng dao động của điện trường ngang; kính phân tích tuân theo định luật Malus I = I₀ cos²θ với ánh sáng phân cực phẳng.

I=I0cos⁡2θI = I_0\cos^2\theta

Định nghĩa: Phân cực tuyến tính và định luật Malus

Sóng điện từ là sóng ngang: vectơ điện trường E vuông góc với phương truyền. Ánh sáng phân cực tuyến tính có hướng E cố định; kính phân cực truyền thành phần điện trường dọc trục truyền qua. Nếu góc giữa trục phân tích và hướng phân cực là θ, cường độ sau kính là I = I₀ cos²θ (kính lý tưởng). Ánh sáng tự nhiên không phân cực qua kính lý tưởng còn I = I_b/2.

Xoay kính phân tích để xem vectơ điện trường được chiếu lên trục truyền qua và cường độ tuân theo định luật Malus.

Mô hình và các đại lượng

Sóng điện từ là sóng ngang: vectơ điện trường E vuông góc với phương truyền. Ánh sáng phân cực tuyến tính có hướng E cố định; kính phân cực truyền thành phần điện trường dọc trục truyền qua. Nếu góc giữa trục phân tích và hướng phân cực là θ, cường độ sau kính là I = I₀ cos²θ (kính lý tưởng). Ánh sáng tự nhiên không phân cực qua kính lý tưởng còn I = I_b/2.

Ví dụ: Hai kính phân cực chéo nhau

Ánh sáng tự nhiên cường độ I_b đi qua kính phân cực thứ nhất, rồi qua kính thứ hai có trục hợp góc 60° với trục thứ nhất. Tính cường độ cuối theo I_b.

Lời giải

Sau kính thứ nhất I₁ = I_b/2. Theo Malus, I₂ = I₁ cos²60° = (I_b/2)(1/4) = I_b/8.

Trắc nghiệm nhanh

Ánh sáng tự nhiên gồm nhiều hướng dao động của điện trường vuông góc với phương truyền; ánh sáng phân cực thẳng chỉ dao động theo một hướng xác định. Tấm phân cực thứ hai đóng vai trò bộ phân tích: theo định luật Malus, cường độ truyền qua là I=I0cos⁡2hetaI=I_0\cos^2 heta, với heta heta là góc giữa hai trục truyền. Khi hai trục vuông góc, ánh sáng lý tưởng bị triệt tiêu; ở 45°, cường độ còn một nửa. Phân cực được dùng trong kính chống chói, màn hình LCD và phép đo ứng suất trong vật liệu trong suốt.

Ánh sáng phân cực tuyến tính đi qua kính phân tích quay 90° so với hướng phân cực ban đầu (kính lý tưởng) có cường độ:

Ánh sáng tự nhiên cường độ I_b đi qua một kính phân cực lý tưởng (chưa có kính phân tích), cường độ truyền qua là:

Tài liệu tham khảo

  1. Eugene Hecht (2017). Optics