大学物理 第十二章 波动光学课件.ppt

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1、二、自然光与偏振光1、自然光（非偏振光)普通光源所发出的光一般是自然光，不能直接观察到偏振现象。2、原因普通光源所发出的光,波列之间是相互独立的，没有固定的关联（相位、振动方向、振幅、波列长短等），按统计原理，无论哪一方向的振动在各方向上的分布是对称的，振幅也可看成是完全相等的（统计平均），这种光称为自然光。没有优势方向自然光的分解3、自然光的分解自然光中任何一个方向的光振动都可分解成某两个相互垂直方向的振动。可将自然光分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光。这两束线偏振光的光强

2、各等于自然光光强的一半。4、注意两互相垂直的偏振光，由于相互独立，没有固定的相位关系，所以不能合成一个线偏振光。三、部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··图示：自然光线偏振光：部分偏振光：§12-13起偏和检偏马吕斯定律一、起偏偏振片起偏：从自然光获得偏振光起偏器:起偏的光学器件·非偏振光线偏振光光轴电气石晶片··非偏振光I0线偏振光IP偏振化方向(透振方

3、向)二、马吕斯定律I0IPPE0E=E0cos偏振片的起偏马吕斯定律（1809）——消光···I?P待检光思考：I不变？是什么光I变，有消光？是什么光I变，无消光？是什么光三、检偏器(analyser)：用来检验平面偏振光的偏振片。偏振片既可以作起偏器又可以作检偏器。§12-14反射和折射光的偏振一、反射和折射时光的偏振i=iB时，且iB+rB=90O，反射光只有垂直于入射面的光矢量。iB—布儒斯特角或起偏角由有—布儒斯特定律(1812年)·······n1n2iir·自然光反射和折

4、射后产生部分偏振光·····n1n2iBiBrB线偏振光··S起偏角···若n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)，则：二、玻璃片堆起偏和检偏1.起偏当i=iB时自然光从空气→玻璃············iB(接近线偏振光)··················2.检偏玻璃片堆例题：入射光I0为自然光，四片偏振片分别顺时针转300，求透射光强。解：自然光经过第一偏振片后，光强为：经过第二偏振片后，光强为：经过第三偏振片后，光强为：经过第四偏振片后，光强为：透射光强是入射光强的21%。光强为I0

5、的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后光强为I0/8，已知P1P3，问：P1、P2间夹角为何？解分析P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2例题例题：画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。例题：如图，自然光由空气入射到，折射率n2=1.33的水面上，入射角为i时使反射光为完全偏振光。今有一块玻璃浸入水中，其折射率n3=1.5,若光由玻璃面反射也成为完全偏振光，求水面与玻璃之间的夹角。解：根据反射光成为完全偏振光的条件i+=900i=-900由图可知，i2=+,为所

6、求的角，从折射定律可得又因i2是布儒斯特角，由布儒斯特定律可得：应用：④制成偏光眼镜，可观看立体电影。⑤若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，可以避免汽车会车时灯光的晃眼。③测量不透明介质的折射率·····n1n2iBiBrB线偏振光··S··①机械工业：利用偏振光的干涉分析机件内部的应力分布——光测弹性力学②化工、制药：利用偏振光测量溶液浓度⑥在拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰未装偏振片装偏振片⑦外腔式激光管加装布儒斯特窗减少反射损失。假如封闭管

7、子两端的玻璃窗口是垂直于管轴线的玻璃片，那么自然光每经过一个窗口表面就有大约4%的反射损失(96%透入)。光在M1M2之间每个单程要4次穿过窗口表面。这样，光来回反射时，反射损耗太大就不能形成激光。···········i0i0·激光输出布儒斯特窗M1M2··i0i0波动光学小结一、光的干涉现象、相干条件同频率、同振动方向、恒定相位差(振幅相差不太大，光程差不能太大）二、相干叠加与非相干叠加I=I1+I2+2(I1I2)1/2COSI=I1+I2三、杨氏双缝干涉明纹暗纹条纹间距四、光程和光程差光

8、程L=(nidi)光程差：=L2-L1相位差和光程差的关系：五、等倾干涉（扩展光源有利）明纹暗纹六、等厚条纹1.劈尖2.牛顿环第k个暗环半径八、单缝的夫琅禾费衍射——暗纹——明纹七、惠更斯—菲涅耳原理暗纹条件：明纹缺级级次十、光学仪器的分辨本领九、光栅方程明纹(主极大)条件：k=0,1,2,3…十一、自然光获得偏振光十二、马吕斯定律十三、布儒斯特定律