Ánh Sáng Trong Các Môi Trường

Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất như chất rắn, chất lỏng hoặc khí, nó bị ảnh hưởng theo 2 cách chính: Một là cường độ của nó bao giờ cũng bị giảm trong quá trình đi qua môi trường. Hai là, vận tốc truyền trong môi trường nhỏ hơn trong chân không. Cường độ sáng giảm do chủ yếu do ánh sáng bị hấp thụ và trong một số trường hợp còn do hiện tượng tán xạ ánh sáng. Aính hưởng của môi trường đến vận tốc truyền được thể hiện ở hiện tượng tán sắc.

I. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng

2. Giải thích theo quan niệm cổ điển

Sự hấp thụ ánh sáng làì kết qủa của sự tương tác của sóng điện  từ (sóng  ánh sáng) với  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 tích điện dương và thực hiện dao động điều hòa với tần số (. Electron dao động trở thành nguồn phát sóng thứ cấp. Do sự giao thoa của sóng tới và sóng thứ cấp mà trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của sóng tới. Do đó, cường độ của ánh sáng sau khi qua môi trường cũng thay đổi: không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụû 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. Năng lượng bị hấp thụ có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác, ví dụ năng lượng nhiệt, khi đó vật sẽ bị nóng lên.

3.  Ðịnh luật  Bouguer về sự hấp thụ ánh sáng

Ðịnh luật nầy do Bouguer thiết lập năm 1729  nên  được gọi là định luật Bouguer

Ở đây ( là hệ số, đặc trưng cho độ giảm của cường độ ánh sáng khi đi qua môi trường, được gọi là hệ số hấp thụû của môi trường. Nó không phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng.

Như vậy, cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hấp thụû giảm theo hàm số mũ.

4. Hệ số hấp thụ

Quan sát hình 19.2 ta thấy có các vạch hấp thụû rất mạnh. Các cực đại ứng với tần số cộng hưởng của electron trong nguyên tử. Ðối với các khí đa nguyên tử, ta quan sát được các vạch hấp thụû nằm sát nhau tạo thành dãy hấp thụû. Cấu trúc của những dãy hấp thụû phụ thuộc vào thành phần và cấu tạo của các phân tử. Vì thế nghiên cứu quang phổ  hấp thụû ta có thể biết cấu tạo phân tử. Ðó là nội dung của phương pháp phân tích quang phổ hấp thụû. Các chất rắn, lỏng và khí ở áp suất cao cho ta các đám hấp thụû rất rộng (hình19.3).

Khi tăng áp suất của chất khí, các vạch hấp thụû rộng ra và khi áp suất rất cao thì phổ hấp thụ của chất khí rất  giống với  phổ hấp thụ của nó ở trạng thái lỏng. Ðiều đó cho thấy sự mở  rộng các vạch quang phổ là biểu hiện của sự tương tác giữa các phân tử.

5. Màu sắc của các vật

Nếu một chất có hệ số hấp thụ nhỏ với mọi bức xạ khả kiến ví dụ như không khí hay thủy tinh, thì vật sẽ không có màu sắc. Ngược lại, nếu vật hấp thụû hòan toàn mọi ánh sáng thấy được thì vật có màu đen .

Màu sắc của các dung dịch màu và các kính lọc sắc được giải thích bằng sự hấp thụû có  chọn lựa. Ví dụ kính lọc sắc đỏ thì ít hấp thụ ánh sáng đỏ và màu da cam nhưng đồng thời lại hấp thụ các bức xạ thấy được còn lại.

Trong trường hợp phản xạ,û màu sắc của các vật phản xạ ánh sáng được giải thích bằng sự phản xạ chọn lọc ánh sáng  trên  bề mặt của  chúng. Lưu ý : màu sắc của các vật không phụ  thuộc vào tính chất  quang  học  của bề mặt (thí dụ như  màu sơn quét trên nó) mà phụ thuộc vào thành phần quang  phổ của ánh sáng tới, như khi vật được quét sơn đỏ sẽ có màu đen khi chiếu nó bằng ánh sáng màu lục.

II. SỰ TÁN XẠ ÁNH SÁNG

Chúng ta thường giả thiết rằng ánh sáng truyền trong môi trường đồng tính trong thực tế lại không có môi trường nào hoàn toàn đồng tính, mà bao giờ cũng xuất hiện độ chênh lệch của  mật độ, nhiệt độ do chuyển động nhiệt của các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên môi trường. Trong môi trường như thế ánh sáng không những truyền thẳng mà còn theo các phương khác, tức là bị tán xạ. Ðó là sự tán xạ thường được gọi là tán xạ phân tử.

Một số môi trường còn có thể có các hạt lạ, mà chiết suất và hệ số hấp thụû của chúng khác với chiết suất và hệ số hấp thụû của các nguyên tử và phân tử cấu tạo nên môi trường. Môi trường chứa các hạt lạ như vậy được gọi là môi trường vẫn đục và nó tán xạ ánh sáng theo mọi phương gọi là tán xạ bởi các hạt nhỏ hay là tán xạ Tyndall. Các hạt lạ đó có thể là các hạt rắn trong không khí như khói, bụi, các hạt nước trong sương mù, các hạt keo trong dung dịch keo…Vậy nguyên nhân làm tán xạ ánh sáng trong cả hai trường hợp trên đều là sự không đồng tính quang học của môi trường.

Ngoài hai loại tán xạ nói trên, Raman còn phát hiện ra một hiện tượng tán xạ mới được gọi là tán xạ tổ hợp ánh sáng.

1. Sự tán xạ ánh sáng bởi các hạt nhỏ

a) Thí nghiệm

Nếu quan sát theo phương OA (phương của chùm tia tới) sẽ thấy có ánh sáng; còn theo phương khác, chẳn hạn phương OB vuông góc với phương ánh sáng tới sẽ không nhìn thấy chùm tia sáng trong ống. Nước tinh khiết là môi trường đồng tính quang học, nên nó không tán xạ ánh sáng. Bây giờ nhỏ vài giọt sữa vào ống và lắc đều. Nhìn vào 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.

Hình 19.5

Ðường cong (Hình 19.5) biểu diễn công thức (19.4) được gọi là giản đồ chỉ thị tán xạ. Nó có tính đối xứng đối với phương của tia tới và phương vuông góc với nó

b)  Lý thuyết tán xạ của Rayleigh

Hiện tượng tán xạ Tyndan 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… Do đó, nghiên cứu màu sắc của ánh sáng tán xạ có thể đoán nhận được kích thước của các hạt có mặt trong dung dịch nghiên cứu. Ðo cường độ của ánh sáng tán xạ có thể xác định một cách định lượng những chất lơ lửng trong dung dịch, độ trong suốt của khí quyển v.v…

2. Sự tán xạ phân tử

Hiện tượng tán xạ còn quan sát được cả trong các môi trường tinh khiết, nghĩa là môi trường không chứa một hạt lạ nào như không khí, nước tinh khiết v.v… Thực nghiệm cho thấy rằng, cường độ ánh sáng tán xạ càng lớn nếu nhiệt độ càng cao. Như vậy hiện tượng tán xạ này xảy ra do chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên môi trường, nên người ta gọi nó là tán xạ phân tử.

Cường độ của ánh sáng tán xạ phân tử bé hơn nhiều so với tán xạ Tyndall. Tuy vậy ta vẫn quan sát được nó trong khí quyển, trong nước biển. Sự thăng giáng mật độ xảy ra mạnh nhất trong các chất khí ở trạng thái tới hạn, tức là ở trạng thái mà chất khí về tính chất trở nên đồng nhất với chất lỏng. Khi đó ánh sáng bị tán xạ rất mạnh.

3. Sự tán xạ tổ hợp ánh sáng – Tán xa Raman.

Năm 1928, độc lập với nhau, hai nhà vật lý Manderstam và Raman đã phát hiện một dạng tán xạ đặc biệt trong chất lỏng và chất khí. Manderstam và Raman nhận thấy rằng, trong các thành phần quang phổ của ánh sáng tán xạ, ngoài các vạch có tần số bằng tần số của ánh sáng kích thích, ở hai bên của mỗi vạch mạnh còn xuất hiện một vạch yếu hơn gọi là vạch tùy tùng, có tần số bằng tổ hợp của tần số ánh sáng kích thích và tần số dao động riêng của nguyên tử, đặc trưng cho chất tán xạ. Vì vậy, hiện tượng tán xạ này được gọi là tán xạ tổ hợp ánh sáng.

Tán xạ tổ hợp ánh sáng có những quy luật sau đây:

1.Mỗi vạch quang phổ của ánh sáng kích thích đều có vạch tùy tùng.

4.Khi tăng nhiệt đô, cường độ của các vạch tùy tùng “tím” tăng nhanh; còn cường độ của các vạch tùy tùng “đỏ” giảm đi.

Hình 19.6

Vạch tùy tùng “đỏ” còn gọi là vạch Stock, và vạch tùy tùng “tím” gọi làü vạch đối Stock. Sự xuất hiện các vạch Stock và đối Stock trong quang phổ tán xạ ánh sáng có thể giải thích được theo lý thuyết cổ điển, nhưng không giải thích được sự phân bổ cường độ của chúng. Chẳng hạn, từ lý thuyết cổ điển sẽ suy ra được cường độ của vạch Stock và đối Stock bằng nhau. Ðó là điều trái với thực nghiệm.

Các hiện tượng tán xạ tổ hợp ánh sáng cho ta một phương pháp quan trọng để nghiên cứu cấu tạo phân tử, đặc biệt là phân tử các chất hữu cơ. Tần số hấp thụû hồng ngoại của một chất chính là tần số dao động riêng của các nguyên tử trong phân tử của chất đó. Nhờ  hiện tượng tán xạ tổ hợp ánh sáng nên ta có thể thay thế việc nghiên cứu phổ hấp thụû hồng ngoại khó khăn và phức tạp bằng phổ tán xạ tổ hợp ánh sáng đơn giản hơn. Nhờ quang phổ tán xạ tổ hợp ánh sáng, ta có thể xác định nhanh chóng tần số dao động riêng của nguyên tử trong phân tử, từ đó có thể đóan nhận tính chất đối xứng của phân tử, về lực nội phân tử và sự tương tác giữa các phân tử. Với phổ tán xạ tổ hợp ánh sáng, có thể phân tích các hỗn hợp phân tử phức tạp mà các phép phân tích hóa học tiến hành rất khó khăn, đôi khi không thể làm được.

Ngoài hiện tượng tán xạ tổ hợp ánh  sáng nói trên gọi là sự tán xạ tổ hợp tự phát, còn có sự tán xạ tổ hợp cưỡng bức xảy ra do kích thích chất nghiên cứu bằng tia Laser công suất lớn. 

III. 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. Dải nhiều màu đó được gọi là quang phổ liên tục và hiện tượng đó được gọi là hiện tượüng tán sắc ánh sáng. Quan sát kỹ ta thấy chùm tia đỏ bị lệch ít nhất, trái lại chùm tia tím bị lệch nhiều nhất, chứng tỏ chiết suất của chất làm lăng kính phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng (hình 19.7). Tóm lại : chiết  suất  của chất làm lăng kính phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng hay chiết suất là mộüt hàm số của  bước sóng

2. Ðộ tán sắc và đường cong tán sắc

Ðại lượng trên cho biết tốc độ và chiều biến thiên của chiết suất theo bước sóng tại bước sóng đã cho .

3.Tán sắc thường và tán sắc vị thường

Sự phụ thuộc của  chiết suất vào bước  sóng trong  vùng phổ ánh sáng là  rất phức tạp. Ðối với những chất ít hấp thụ ánh sáng qua nó thì sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng gần như tuân theo công thức Cauchy

Ðối 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.  Chiết suất biến thiên theo bước sóng nhanh hơn theo công thức Cauchy. Hiện tượng đó được gọi là tán sắc dị thường.

Hiện tượng tán sắc dị thường không những có ở chất khí mà còn quan sát ở các chất lỏng, chất rắn nhưng, nói chung ở chất khí là mạnh hơn cả. Tóm lại, hiện tượng tán sắc dị thường chỉ xảy ra với  những chất có độ hấp thụ ánh sáng mạnh. Các chất trong suốt như thủy tinh, thạch anh  không gây  ra tán  sắc dị thường trong miền bước sóng khả kiến.

4. Phương pháp quan sát hiện tượng tán sắc

a) Tán sắc thường

Phương pháp đầu tiên do Newton nghiên cứu là dùng lăng kính bắt chéo. Nó cho phép quan sát hiện tượng tán sắc thường và dị thường. Aïnh sáng phát ra từ khe S qua thấu  kính L1 biến  thành chùm tia song song đập vào  lăng kính thứ nhất  p1, cho quang phổ I1 trên màn E.

Nếu đặt thêm lăng kính P2 sao cho cạnh của nó là vuông góc với cạnh của lăng kính P1, ta thấy quang phổ lúc đo ï sẽ có dạng bị uốn cong, càng đi về phía tia tím độ cong càng tăng chứng tỏ chiết suất càng tăng khi bước sóng giảm, đó là hiện tượng tán sắc thường

Hình 19.4

b) Tán sắc dị thường

5. 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. Cấu tạo máy quang phổ lăng kính được vẽ ở hình 19.11 cấu tạo giống như máy quang phổ cách tử, chỉ khác ở bộ phận tán sắc dùng lăng kính P thay cho cách tử nhiễu xạ.

Giảì sử  nguồn S phát ra ánh sáng gồm nhiều  ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác nhau. Lăng kính P sẽ phân tích ánh sáng nầy thành các chùm tia sáng đơn sắc song song. Mỗi chùm ứng với một bước sóng xác định. Các chùm đơn sắc nầy sau khi qua thấu kính L3 sẽ hội tụ tại các điểm khác nhau trên tiêu diện của thấu kính L3.  Như vậy trên kính  ảnh M ta thụ được một dải vạch S1, S2, S3… nằm rời rạc. Mỗi vạch là ảnh của khe S với  ánh  sáng có bước sóng tương ứng. Dải vạch  đó  được  gọi là quang phổ vạch. Sự  phân bố các vạch trong quang phổ  tuân theo một  qui luật nhất định. Mỗi quang phổ vạch đặc trưng cho một nguyên tố hóa học. Nghiên cứu quang phổ vạch phát xạ của một  chất, cụ  thể là xác định vị trí bước sóng và cường độ các vạch trong quang phổ, ta có thể  đoán  nhận được các nguyên tố hóa học có mặt trong chất đó cũng như hàm lượng của chúng. Ðó là phép phân tích quang phổ phát xạ, nó được dùng rộng rãi trong các ngành luyện kim, địa chất, chế tạo cơ khí …để phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu và thành phẩm. 

IV  SỰ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG

1 Tính chất ngang của sóng ánh sáng

a)      Thí nghiệm:

b) Ðịnh luật Maluyt

c) Ánh sáng tự nhiên và ánh sáng phân cực

Ta biết bản tinh  thể tuamalin chỉ cho truyền qua những ánh sáng có dao động của véctơ điện  trường  cùng phương với trục quang học của nó và giữ lại hòan toàn những sóng ánh sáng có véctơ dao động điện trường vuông góc với trục quang học. Như vậy khi  ánh sáng qua bản tinh thể T1 véctơ cường độ điện trường theo những phương khác nhau sẽ  có độ lớn khác nhau. Gía trị cực đại là theo phương của trục quang học 001.

Ta gọi ánh sáng có dao động  của véctơ cường độ điện trường thực hiện theo mọi phương  với  xác suất như  nhau là  ánh sáng không phân cực. Phần lớn ánh sáng đó được phát ra từ các nguồn sáng thông thường nên còn được gọi là ánh sáng tự nhiên.

d) Biểu diễn

Người ta biểu diễn ánh sáng tự nhiên bằng cách vẽ rất nhiều véctơĠ cùng độ dài theo bán kính của đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với tia sáng (hình 19.15a). Nếu ta chọn hệ tọa độ vuông góc bất kỳ trong mặt phẳng vuông góc tia sáng tới rồi chiếu tất cả véctơ điện trường lên phương 0x và 0y tương ứng thì ta luôn có tổng điện trường theo phương OX bằng tổng điện trường theo phương OY cũng có thể xem đó là định nghiã của ánh sáng tự nhiên.

Nếu cho hai chùm tia sáng tự nhiên và phân cực phẳng thì ta sẽ được chùm tia sáng hỗn hợp là ánh sáng phân cực một phần khi đó độ lớn của véctơ cường độ điện trường không đều theo các phương. Khi biểu diễn ta vẽ nhiều véctơ có độ dài khác nhau trong mặt  phẳng phân cực và đầu mút của các véctơ đó tạo thành một đường elíp. Ánh sáng phân cực một phần là dạng phân cực phổ biến nhất. Nó được đặt trưng bởi một đại lựơng gọi là độ phân cực P

2.  Sự phân cực do phản xạ

a)      Thí nghiệm Brewster

Chiếu một chùm ánh sáng tự nhiên vào mặt phân giới của hai chất  điện môi (chẳng hạn không khí và thủy tinh), một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ phần còn lại khúc xạ vào môi trường thứ hai. Ðể khảo sát sự phân cực của tia phản xạ và khúc xạ, ta đặt dụng cụ phân tích T (bản tuamalin) trên đường truyền của chúng và quay bản quanh tia sáng, ta thấy:

Cường độ của tia phản xạ và cả tia khúc xạ tăng giảm một cách tuần hoàn, tuy nhiên gía trị cực tiểu của cường độ sáng khác không. Như vậy, ta kết luận rằng tia phản xạ và tia khúc xạ là những tia phân cực một phần, còn véctơ điện trường dao động ưu tiên theo một phương trong mặt phẳng vuông góc với tia sáng.

Ðịnh luật   Brewter  không được nghiệm  đúng  khi ánh  sáng phản xạ  trên bề mặt vật dẫn, kim loại chẳng hạn, vì khi đó trạng thái phân cực của chùm tia phản xạ phụ thuộc một cách phức tạp vào chiết suất của kim loại.

Thí nghiệm cũng chứng tỏ, khi tia phản xạ bị phân cực hoàn toàn thì độ phân  cực P của tia khúc xạ đạt đến giá trị cực đại  nhưng nó vẫn là tia phân cực một phần. Véctơ cường độ điện trường của nó dao động ưu tiên trong mặt phẳng tới. Muốn cho chùm tia khúc xạ phân cực hòan toàn phải cho nó đi qua một loạt các bản điện môi liên tiếp (từ 8 đến 10 bản điện môi) thì tia khúc xạ mới bị phân cực hoàn toàn.

Lưu ý khi đó véctơ cường độ điện trường trong ánh sáng khúc xạ và phản xạ dao động theo hai phương vuông góc nhau.

b)     Giải thích:

Tại điểm I, có sự tương tác giữa ánh sáng và môi trường làm cho các điện tử của môi trường dao động và phát ra sóng thứ cấp, sóng thứ cấp giao thoa với nhau cho sóng phản xạ và khúc xạ.

3. Hiện tượng lưỡng chiết

       a) Thí nghiệm: khi cho một tia sáng truyền qua tinh thể băng lan  ta thấy tia sáng bị tách thành 2 tia khi ra khỏi tinh thể. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng lưỡng chiết. Thí nghiệm cũng cho thấy 2 tia ra khỏi tinh thể  song song với nhau và song song với tia tới (Hình 19.19). Cả hai tia đều là tia phân cực phẳng nhưng trong hai  mặt phẳng vuông góc nhau và có cường độ như nhau. Một trong hai tia tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng thông thương nên gọi là tia thường và được ký hiệu bằng chữ  0.  Tia thứ hai không tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng nên gọi là tia bất thường và được ký hiệu bằng chữ e.

Không phải chỉ có băng lan mà hầu như các tinh thể đều có tính lưỡng chiết, ngoại trừ tinh thể thuộc hệ lập phương. Có những tinh thể bên trong nó có đến hai phương mà chiếu ánh sáng dọc theo nó sẽ không xảy ra hiện tượng lưỡng chiết. Tinh thể đó gọi  là tinh thể lưỡng trục. Ðối với tinh thể lưỡng trục cả hai tia xuất hiện  do hiện do hiện tượng lưỡng chiết đều là tia bất thường. Ở đây ta sẽ không xét đến tinh thể lưỡng trục.

Trong tinh thể đơn trục mặt phẳng chứa tia tới và trục quang học của tinh thể gọi là mặt phẳng chính hay tiết diện chính của tinh thể. Trên hình 19.19 đó là mặt chéo ACA1C1 và thường được dùng để biểu diễn tia sáng.

b) Tia thường và tia bất thường

Mặt khác do tia bất thường phân cực trong mặt phẳng chính Ee có cả hai thành phần song song và vuông góc với quang trục. Do đó, vận tốc truyền của nó khác nhau theo các phương khác nhau: ne phụ thuộc vào chiều truyền của tia bất thường.

Nếu đặt thêm trên đường truyền của tia thường và tia bất thường một tinh thể lưỡng chiết nữa thì mỗi tia lại tách thành một tia thường và một tia bất thường. Ðiều đó chứng tỏ hiện tượng lưỡng chiết xẩy ra khi chiếu vào tinh thể bằng ánh sáng tự nhiên hoặc bằng ánh sáng phân cực (Hình 19.20). Nhưng nếu dùng ánh sáng tự nhiên thì cường độ của hai tia bằng nhau. Còn nếu dùng ánh sáng phân cực thì cường độ không bằng nhau mà phụ thuộc vào góc giữa mặt phẳng dao động của ánh sáng phân cực phẳng tới tinh thể và mặt phẳng chính của nó.

Hệ thức 19.16 được thực nghiệm hoàn tòan xác nhận. Thật vậy, đặt một màn M vuông  góc với  tia thường  và tia  bất thường và  quan sát  vệt sáng của chúng trên đó

(Hình19.22). Khi  quay tinh thể  quanh  phương của  tia thường  thì  vệt  sáng  của  tia thường  không  di chuyển, còn  vệt  sáng  của tia  bất thường  quay xung quanh 0 vạch nên một vòng tròn  tâm  0 đồng thời tỉ số cường độ  của các vệt sáng nầy thay đổi phù hợp với hệ thức (19.16)

4. Các dụng cụ phân cực ánh sáng

Khi  dùng  hiện tượng phản  xạ và khúc xạ để có ánh sáng phân cực phẳng thông thường  cườìng độ ánh sáng thụ  được sẽ rất yếu, vì vậy trong thực tế, người ta không tạo ra ánh sáng phân cực phẳng bằòng phương pháp trên. Có thể dùng hiện tượng lưỡng chiết để cho ra ánh sáng phân cực phẳng nhưng các tinh thể lưỡng chiết lại có kích thước bé  cho nên ngay cả tinh thể băng lan là tinh thể có hiện tượüng lưỡng chiết mạnh nhất cũng không cho tia thường và tia bất thường tách xa nhau.

Ðể tạo ra ánh sáng phân cực phẳng người ta dùng những lăng kính phân cực dựa vào tính lưỡng chiết của tinh thể làm lăng kính, hoặc dùng các bản phân cực dựa vào tính lưỡng sắc tức là sự hấp thụû khác nhau của tinh thể đối với tia thường và tia bất thường.

Lăng kính phân cực thường là một tổ hợp lăng kính bằng tinh thể và được chia ra làm hai loại là lăng kính chỉ cho một tia phân cực phẳng và lăng kính cho hai tia phân cực phẳng, phân cực trong hai mặt phẳng vuông góc nhau.

Chúng ta hãy khảo sát vài dạng dụng cụ phân cực khác nhau trong các loại nói trên.

      a Lăng kính Nicol:

Khẩu độ lớn nhất của chùm tia tới mà lăng kính Nicol còn cho ánh sáng phân cực phẳng là 29 độ. Lăng kính Nicol không vùng được cho dùng tử ngoại vì nhựa Canada hấp thụû tia tử ngoại.

 

       b Lăng kính lưỡng chiết cho hai chùm tia