Định luật Malus, được đặt theo tên của nhà vật lý người Pháp Étienne-Louis Malus, là một nguyên tắc cơ bản trong quang học, mô tả sự phân cực của ánh sáng khi đi qua các chất phân cực. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về định luật Malus, cùng với các bài tập minh họa giúp bạn nắm vững khái niệm và ứng dụng của nó trong thực tế.
Ánh Sáng Phân Cực và Định Luật Malus là gì?
Ánh sáng tự nhiên, như ánh sáng mặt trời, là ánh sáng không phân cực, có nghĩa là các sóng điện từ dao động theo mọi hướng vuông góc với hướng truyền. Khi ánh sáng không phân cực đi qua một kính lọc phân cực, nó sẽ trở thành ánh sáng phân cực tuyến tính, với các sóng điện từ chỉ dao động theo một mặt phẳng duy nhất.
Định luật Malus được phát biểu như sau:
Cường độ I của ánh sáng truyền qua hai kính lọc phân cực tỉ lệ thuận với bình phương cosin của góc θ giữa các trục truyền của hai kính lọc đó.
Công thức toán học của định luật Malus là:
I = I₀ cos²θ
Trong đó:
- I là cường độ ánh sáng truyền qua kính lọc thứ hai.
- I₀ là cường độ ánh sáng tới kính lọc thứ nhất.
- θ là góc giữa các trục truyền của hai kính lọc.
Bài Tập Về Định Luật Malus
Để hiểu rõ hơn về định luật Malus, hãy cùng xem xét một số bài tập ví dụ sau đây:
Bài tập 1:
Một chùm tia sáng không phân cực có cường độ I₀ = 100 W/m² chiếu vào một kính lọc phân cực.
a) Tính cường độ của ánh sáng truyền qua kính lọc.
b) Nếu đặt thêm một kính lọc phân cực thứ hai sau kính lọc thứ nhất, sao cho trục truyền của hai kính lọc tạo với nhau một góc 30 độ, hãy tính cường độ của ánh sáng truyền qua hệ hai kính lọc.
Giải:
a) Khi ánh sáng không phân cực đi qua kính lọc phân cực đầu tiên, cường độ của nó giảm đi một nửa.
Do đó, cường độ ánh sáng sau khi đi qua kính lọc thứ nhất là:
I₁ = I₀ / 2 = 100 W/m² / 2 = 50 W/m².
b) Áp dụng định luật Malus cho kính lọc thứ hai:
I = I₁ cos²θ = 50 W/m² * cos²(30°) = 37.5 W/m².
Vậy cường độ ánh sáng truyền qua hệ hai kính lọc là 37.5 W/m².
Ứng dụng của định luật Malus
Bài tập 2:
Hai kính lọc phân cực được đặt sao cho trục truyền của chúng vuông góc với nhau. Một chùm tia sáng không phân cực chiếu vào kính lọc thứ nhất.
a) Ánh sáng có truyền qua được kính lọc thứ hai hay không? Giải thích.
b) Nếu xoay kính lọc thứ hai một góc 45 độ so với vị trí ban đầu, cường độ ánh sáng truyền qua hệ hai kính lọc sẽ thay đổi như thế nào?
Giải:
a) Khi hai kính lọc phân cực được đặt vuông góc với nhau (θ = 90°), cos²θ = 0. Theo định luật Malus, cường độ ánh sáng truyền qua kính lọc thứ hai sẽ bằng 0.
Điều này có nghĩa là ánh sáng sẽ không thể truyền qua được kính lọc thứ hai.
b) Khi xoay kính lọc thứ hai một góc 45 độ (θ = 45°), cos²θ = 1/2.
Do đó, cường độ ánh sáng truyền qua hệ hai kính lọc sẽ bằng một nửa cường độ ánh sáng sau khi đi qua kính lọc thứ nhất.
Kết luận
Bài viết đã giới thiệu về định luật Malus, một nguyên tắc quan trọng trong quang học, cùng với các bài tập minh họa giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và ứng dụng của nó. Định luật Malus được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ kính râm cho đến màn hình LCD và công nghệ laser.
Câu hỏi thường gặp
1. Định luật Malus áp dụng cho loại ánh sáng nào?
Định luật Malus áp dụng cho ánh sáng phân cực tuyến tính.
2. Góc θ trong định luật Malus được tính như thế nào?
Góc θ là góc giữa các trục truyền của hai kính lọc phân cực.
3. Khi nào cường độ ánh sáng truyền qua hai kính lọc phân cực là lớn nhất?
Cường độ ánh sáng truyền qua là lớn nhất khi hai trục truyền của hai kính lọc song song với nhau (θ = 0°).
4. Khi nào cường độ ánh sáng truyền qua hai kính lọc phân cực là nhỏ nhất?
Cường độ ánh sáng truyền qua là nhỏ nhất khi hai trục truyền của hai kính lọc vuông góc với nhau (θ = 90°).
5. Ứng dụng của định luật Malus trong đời sống là gì?
Định luật Malus được ứng dụng trong kính râm, màn hình LCD, máy ảnh, kính hiển vi, và nhiều thiết bị quang học khác.
Bạn cần hỗ trợ thêm?
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc cần hỗ trợ thêm về luật chơi bóng đá, hãy liên hệ với chúng tôi:
Số Điện Thoại: 0936238633
Email: [email protected]
Địa chỉ: 408 An Tiêm, Hà Khẩu, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Chúng tôi có đội ngũ chăm sóc khách hàng 24/7 sẵn sàng hỗ trợ bạn!