大学物理课件：光的偏振复习过程.ppt

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1、第三章光的偏振光的干涉、衍射证实了光的波动性，但未能说明光矢量振动方向与传播方向的关系。而光的偏振现象说明光是一种横波。光的偏振在工程技术上有广泛的应用。如光弹性实验测定构件的应力分布，在生物、医学上也有应用。3-1光的振动状态一、光的五种振动状态光的偏振是横波才有的现象。偏振——振动方向对传播方向的不对称性。只有横波才有偏振，纵波无偏振可言。振动对传播方向不对称振动对传播方向对称根据电磁波理论，光是横波，，故在与垂直的平面内，光矢量有五种可能的振动状态。1、线偏振光或完全偏振光E播传方向振动面示意图：EEyExyx可以视为两个同位相或反相、相互垂直的光振动的叠加。

2、2、自然光即普通光源发出的光，不显示偏振，非线偏振光。原因：虽然原子每次发出的光波列是线偏振光但是同一时刻有大量原子发光，振动方向是随机的；同一原子不同时刻发出的光波列的振动方向也是是随机的；所以，从统计上看，在垂直于的平面上，分布是对称的，各向振动几率均等。示意图：可以视为两同振幅、相互垂直的非相干线偏振光的叠加。相互独立，无位相关系3、部分偏振光介于自然光和线偏振光之间，有一定的偏振度。各个方向都有振动，与自然光有相似之处，但有一个方向振动占优势。示意图相互独立，无位相关系4、圆偏振光迎传播方向看左旋圆偏振光右旋圆偏振光光矢量尖端轨迹为圆5、椭圆偏振光光矢量尖端轨

3、迹为椭圆右旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光圆偏振光线偏振光椭圆偏振光圆偏振光和线偏振光是椭圆偏振光的特例二、起偏与检偏起偏——将自然光变成偏振光的方法检偏——检验一束光的偏振程度相应的装置叫起偏器、检偏器起偏方法：偏振片起偏、反折射起偏、双折射起偏。3-2偏振片马吕斯定律偏振片起偏是常见的起偏方法一、二向色性偏振片一些晶体对不同方向的光振动具有选择性吸收。强烈地吸收某方向光振动，只让与之垂直的光振动通过——二向色性。偏振片——透明基片上镀上一层二向色性物质的光学元件。偏振片上允许光振动通过的方向——透振方向（偏振化方向、透光轴）二、马吕斯定律——马吕斯定律线偏振光入射用横波

4、理论可以解释马吕斯定律：—被吸收—通过转动偏振片，相隔，变化一个周期。用偏振片可以区分自然光、线偏振光、部分偏振光：例题1：自然光（强度　）垂直射向两平行放置的偏振片A、B，无光通过。在A、B之间插入偏振片Ｃ，其中Ｃ与Ａ的偏振化方向夹　　，求透过Ｂ的光强度Ｉ＝？解：由题意，Ａ和Ｂ偏振化方向正交例题２：两偏振片　　　　叠在一起，由强度相同的自然光和线偏振光混合而成的光垂直入射。现进行两次测量。第一次和第二次测量时，　　　　偏振化方向分别夹　　和未知　　角，且入射线偏振光光振动方向与　　的偏振化方向夹角分别为　　和　　。若穿过的光强度的两次测量值相等，求。解：得3-３反折

5、射起偏布儒斯特定律自然光入射到介质表面，反射光、折射光偏振状态如何？还是自然光吗？一、布儒斯特定律实验事实：自然光入射到两介质界面1、任意入射，反射光和折射光均为部分偏振光（检偏器检验）2、当，反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光，且。折射光仍然是部分偏振光。上式称为布儒斯特定律。——布儒斯特角或起偏角。上述关系是1812年从实验上确定的。指出：虽然反射光是线偏振光，但光强很弱（能量只占4%~15%）。反射光中只占小部分振动。振动和大部分振动被折射。玻璃片堆——增加反射光强度和折射光偏振程度二、玻璃片堆的起偏与检偏自然光以入射，层层反射、折射，得到振动相互垂直的强度大

6、的反、折射线偏振光。玻璃上下表面都满足布儒斯特定律近于线偏振光自然光线偏振光玻璃片堆起偏玻璃片堆起偏器（检偏器）：各层反射光被吸收，透射光几乎线偏振。例题1：某材料相对于水的折射率为1.20（水的折射率1.33），求其对空气的布儒斯特角。解：例题2：画反射光和折射光示意图无反射光例题3：如图，自然光从空气射入水面（n2=1.33），反射光是线偏振光。折射光再射于玻璃（n3=1.50)表面,再反射为线偏振光，求图中。水面解：由题意，和都是布儒斯特角。3-4双折射现象除偏振片起偏和反、折射起偏外，还有双折射起偏。一、双折射1、双折射现象通常，光射在各向同性介质如玻璃表面，

7、折射光只有一条且遵守折射定律。但当光射到各向异性晶体表面时，情况将不同。方解石晶体盖在纸面物点上，出现两个像点。以入射光线为轴，转动晶体，一个像点绕另一像点转动。以上实验说明，当一束光射向各向异性晶体时，折射光分成两束。该现象称为双折射。这两束光是否遵守同样的规律？2、寻常光（o光）、非常光（e光）实验证明，一束光遵守折射定律（与各向同性介质同），另一束不遵守折射定律。双折射时遵守折射定律的光束——0光（寻常光）双折射时不遵守折射定律的光束——e光（非常光）0光：恒定。与各向同性介质中折射光同。入、法、折射线共面，折射光在入射面内。不随变。e光：常量