光在各向异性介质中的传播.ppt

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1、第八章光在各向异性介质中的传播光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性。而光的偏振现象则进一步证实了光的横波性。横波对传播方向的轴来说不具备对称性。这种不对称性称为偏振。单个分子一次发光的波列。大量分子同时发光时的情形。为研究光的横波性，需把不同振动面的光分出来。自然光振动面光的偏振1、光的偏振状态线偏振光的获得波片2、马吕斯定律3、布儒斯特定律4、双折射椭圆偏振光的获得5、偏振态的检验6、偏振光的干涉§8.1自然光和偏振光每一分子（原子）发光是随机的、无规律的。①振动面取各方向的几率相等，②各波列间无相位关系。自然光

2、等效看作两个相互垂直的光振动。①两个光振动具有相等的振幅（强度），②两个光振动无固定相位关系。xyz“∣”：平行振动分量（p分量）“•”：垂直振动分量（s分量）1、自然光：2、部分偏振光：光矢量在某一方向的振动强于垂直于该方向的振动。3、线偏振光（平面偏振光、完全偏振光）：光矢量的振动方向始终在一个平面内。4、圆偏振光和椭圆偏振光：若光矢量E随时间匀速旋转，其端点在垂直于传播方向的平面上的轨迹为圆，则称为圆偏振光；如果轨迹为椭圆，则称为椭圆偏振光。右旋圆（椭圆）偏振光左旋圆（椭圆）偏振光右旋左旋圆（椭圆）偏振光可

3、看成两个同频率、振动方向相互垂直、有固定相位差的线偏振光的合成。⑴圆偏振和自然光、椭圆偏振光和部分偏振光的区别在于：圆偏振光和椭圆偏振光相互垂直的两线偏振光是相位相关的；⑵椭圆偏振光沿长、短轴分解时，两振动相位差为±π/2；而圆偏振光沿任意相互垂直方向分解时，两振动相位差都是±π/2。§8.2偏振片、马吕斯定律：例：绳波通过窄缝时的情形。电气石晶体某些物质对不同方向的光振动有不同的吸收率（称为二向色性），可用来制成偏振片把自然光变为线偏振光。偏振片透振方向或透光轴自然光线偏振光线偏振光无透射光起偏器检偏器检偏器偏

4、振片的应用：将自然光变为线偏振光称为起偏。自然光通过起偏器后，透射的线偏振光光强为入射光强的一半。偏振片用于判断入射光偏振状态时称为检偏。线偏振光通过检偏器后，透射的线偏振光光强由马吕斯定律计算。马吕斯定律：入射线偏振光透射线偏振光光强I和入射线偏振光光强I0之比为：所以：时，当当时，例题8-1：起偏器、检偏器的透光轴夹角α1=30°时观测一束单色自然光，α2=60°时观测另一束自然光，得两次透射光光强相等。求两束单色自然光的光强之比。自然光线偏振光线偏振光起偏检偏解：设入射自然光光强分别为：I1、I2，通过检偏

5、器后的光强分别为I'1、I'2则：例题8-2：一光束由线偏振光和自然光组合而成，当它通过一偏振片时，透射光的强度随偏振片的取向可以变化5倍，求入射光束中这两个成分的相对强度。解：入射总光强为：I=I线+I自通过检偏器后的最小光强为：通过检偏器后的最大光强为：由题意：解得：例题8-3：透光轴相互垂直的两偏振片之间插入第三块偏振片，求当透射光强为入射光强的⅛时，插入的一块偏振片与第一块偏振片透光轴之间的夹角。自然光线偏振光线偏振光线偏振光解：设1、2两偏振片透光轴夹角为α，则：当α=45°时：可见：利用偏振片的组合可

6、以改变线偏振光的偏振化方向。例题8-4：使用若干个偏振片，使一束线偏振光的振动面转过90°。为了使总的光强损失小于5%，问需要多少块偏振片？解：设共需要n块偏振片，则：由题意：两边取对数：解得：§8.3反射光和折射光的偏振，布儒斯特定律：平行振动（p分量）：振动方向在入射面内；垂直振动（s分量）：振动方向垂直于入射面；实验表明：⑴一般情况下，反射光、折射光均为部分偏振光；⑵反射光中垂直振动多于平行振动，而折射光中平行振动多于垂直振动；⑶入射角i变化时，反射光、折射光的偏振化程度也随之变化。布儒斯特定律（1812年

7、）：当入射角为某一定值i0时，反射光为完全偏振光（只有s分量），而折射光仍为部分偏振光。此时，反射光线和折射光线的夹角为90°。由斯涅尔定律：所以：称为布儒斯特定律i0称为起偏振角或布儒斯特角例：n1=1.0（空气），n2=1.52（玻璃），则由光的可逆性原理：光从介质2射向介质1时起偏振角为当入射角为布儒斯特角时，反射光虽为线偏振光，但强度较弱；折射光虽强，但只是部分偏振光。若使用玻璃片堆：⑴可加强反射线偏振光的强度；⑵可提高透射光的偏振化程度。例题8-5：一束光由空气入射到折射率n=1.40的液体上，反射光是

8、完全偏振光，问此光束的折射角为多少？解：由布儒斯特定律：空气液体求得：当入射角为布儒斯特角时：§8.4光的双折射1、双折射现象：一束光进入各向同性的介质（如液体、塑料、玻璃等无定形物体和立方系结晶体）时，只产生一束折射光。但一束光进入各向异性晶体（如云母、石英等）时，可产生两束折射光，称为双折射现象。检偏结果：o光、e光都是线偏振光。折射光在入射面内，服从折射定律；e光（