§§4. THUYẾT ĐIỆN TỪ VỀ SỰ TÁN XẠ BỞI CÁC HẠT NHỎ.
Xét các hạt tán xạ trong môi trường. Điện trường xoay chiềuĠ của sóng ánh sáng khi
truyền qua môi trường làm dời chỗ các diện tích bên trong mỗi hạt khiến các hạt trở thành
phân cực, tạo thành một lưỡng cực điện có momentĠ. Nếu kích thước của hạt nhỏ so với
bước sóng thì vào mỗi thời điểm, trong th
ể tích v của hạt, ta có thể coi như có một điện
trường đều. MomentĠ có trị số tỷ lệ với điện trường E và thể tích v. Ta có thể đặt
P = α . vE
Hệ số tỷ lệ ( tùy thuộc bản chất của hạt.
Giả sử điện trườngĠ có dạng E = Em cos(t, moment P sẽ có dạng
P = Pm cos(t với Pm = (.v.Em
Lưỡng cực điện hình sin này sẽ phát xạ
một sóng thức cấp có mạch số ( và bước sónŧ.
Giả sử Oz là phương của điện trườngĠ, đồng thời là phương của momentĠ đặt tại 0. Tại
một điểm M cách 0 một đoạn r, điện trường của sóng thứ cấp tính được là :
()
krtE
c
r
tP
r
E
m
m
o
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝

.32
4
2
rc
P
CE
I
o
m
m
o
==

hay
422
22
232
sin
32 .
m
o
v
IE
cr
ωα
θ
πε
=
Sóng thứ cấp phát ra bởi lưỡng cực điện là sóng tán xạ mà ta khảo sát và ta thấy I, theo
định nghĩa, chính là cường độ ánh sáng tán xạ theo phương OM.

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
- Khi ta quan sát theo phương OM thì ánh sáng tán xạ nhận được khơng phải từ một hạt
duy nhất mà bởi vơ số hạt, các hạt này phân bố hồn tồn ngẫu nhiên trong thể tích được
khảo sát của mơi trường tán xạ. Do đó số hạngĠ trong cơng thức (4.1) thay đổi một cách bất
kỳ khi ta xét từ lưỡng cực điện này tới lưỡng cực điện khác. Nói cách khác, các sóng thứ
cấp tới M khơng có một sự liên hệ nhất định v
ề pha, đó là các sóng khơng điều hợp khơng
liên kết. Vì vậy, cường độ sáng ta nhận được là tổng số các cường độ của các sóng thứ cấp.
Ngồi ra, biểu thức của I khơng tùy thuộc góc (, phù hợp với hình vẽ 5a.
- Trường hợp ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên. Ta có thể coi như chấn động sáng có
hai thành phần Ey và Ez độc lập với nhau, có biên độ bằng nhau và thỏa hệ thức :

mzmym
EEE
222
2
1
=+

m
E

lần lượt là CE
2
ym
cos
2
φ, CE
2
zm
(góc θ = 90
o
) .
Cường độ tổng cộng là :

(
)
φφ
22222
cos1
2
1
cos +=+=
mzmym
CECECEI
Ta nhận xétĠ chính là cường độ ánh sáng tán xạ theo phương Oy. ĐặtĠ. Vậy cường độ
ánh sáng tán xạ theo một phương hợp với phương tới một góc ( được tính bởi cơng thức :

(
)
φ
φ
P
z

H
.7
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
- Xét hình vẽ 7, ta cũng thấy ngay, nếu phương tán xạ thẳng góc với phương tới Ox, ánh
sáng tán xạ phân cực tồn phần, nếu phương tán xạ khơng thẳng góc với phương tới, thí dụ
phương OM2 thì chấn động tán xạ truyền tới M2 gồm hai thành phần :
Thành phần E’z phát ra bởi lưỡng cực điệnĠ, ứng với cường độ CE2zm, thành phần E’y
phát ra bởi lưỡng cực điệnĠ , ứng v
ới cường độ CE2ym cos2(. Vậy là ánh sáng phân cực
một phần.
Ta cũng nhận xét :
θ

Gọi N là số hạt tán xạ trong một đơn vị thể tích. Cường độ tán xạ của một đơn vị thể tích
theo phương Oy (( = ( = 90o) khi ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên là:

222
22
4
.
4
m
o
NV c
JNIr E
απ
ελ
⊥
==
Cường độ của chùm tia tới trên mặt phẳng thẳng góc với Ox là :

m
Ec
2
0

2
1
εε
=
Suy ra
4
2


E
’
y

y
P
z

P
y

M
2

x
H.8
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e


C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

phân tử cũng tùy thuộc nhiệt độ. Theo thực nghiệm và theo lý thuyết của Einsteins, cường
độ ánh sáng tán xạ tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối T của môi trường.
Nếu ánh sáng tới là ánh sáng tự nhiên và quan sát theo phương thẳng góc với tia tới, ta
thấy ánh sáng tán xạ trong trường hợp tổng quát không phải là ánh sáng phân cực toàn phần.
Tỷ số i/I (i = c
ường độ ứng với chấn động song song với tia tới, I là cường độ ứng với chấn
động thẳng góc với tia tới) được gọi là hệ số khử cực của chùm tia tán xạ. Với khí argon, hệ
số khử cực ( 5/1000, với không khí (i/I) ( 4/100. Người ta giải thích tính khử cực này bằng
sự dị hướng của các phân tử của môi trường. Thực vậy, trong thực tế, các phân tử nói chung
không phả
i là những hạt hình cầu, mà phải coi là những hạt có tính dị hướng. Những dao
động của những tâm diện tích bên trong phân tử có thể theo những phương khác với phương
của chấn động tới.
Hiện tượng tán xạ phân tử không những quan sát được với chất khí, mà người ta còn
thấy với chất lỏng. Trong trường hợp chất lỏng, vì mật độ phân tử lớn hơn nhiều so với chất
khí, nên c
ường độ tán xạ cũng mạnh hơn nhiều. Hiện tượng này phức tạp vì không thể bỏ
qua sự tác dụng hỗ tương giữa các phân tử trong chất lỏng.
Ta có thể dùng hiện tượng tán xạ phân tử để giải thích màu xanh của nền trời, màu đỏ
trên bầu trời lúc bình minh hay hoàng hôn. H
.9
B
A
L

C
s

a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.


Đèn thủy ngân AC dùng làm nguồn sáng. Kính l
ọc đơn sắc E chỉ cho từng ánh sáng đơn
sắc của nguồn sáng đi qua. Một thấu kính L hội tụ ảnh A’C’ của nguồn sáng vào trong ống
T chứa môi trường tán xạ (như benzen, tetraclorur carbon, ). Thấu kính L’ chiếu ảnh của
cột sáng A’C’ trong môi trường tán xạ lên khe F của một kính quang phổ.
Hiện tượng được quan sát với các đặc tính như sau :
* Các vạch phụ có tần số đối xứng từng đôi một qua tần s
ố (o: (o - (1 và (o + (1, (o - (2
và (o + (2,
Các vạch phụ có tần số nhỏ hơn tần số (o ((o -(1, (o - (2, ) được gọi là các vạch stokes
hay vạch âm. Các vạch phụ có tần số lớn hơn (o ((o +(1, (o + (2, ) được gọi là các vạch
đối stokes hay vạch dương. Cường độ vạch dương luôn luôn yếu hơn cường độ vạch âm
tương ứng.

* Các khoảng cách về tần số (1, (2, giữa các vạch phụ và vạch tán xạ phân tử
((o) đặc
trưng cho chất tán xạ, không phụ thuộc vào tần số (o của ánh sáng tới.
Ta có thể chứng minh điều này bằng cách dùng một chất tán xạ duy nhất trong ống T và
thay đổi ν
o
(dùng các kính lọc đơn sắc E khác nhau để chiếu các đơn sắc khác nhau của
nguồn sáng tới môi trường tán xạ). Ta thấy các trị số (1, (2 không thay đổi.
* Các trị số (1, (2, trong hiệu ứng Raman hầu như bằng tần số của các vạch hấp thụ
của môi trường tán xạ trong vùng hồng ngoại.
. 11
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m