大学物理课件 光的偏振.ppt

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1、第十二章光的偏振§12－1，2自然光和偏振光一、偏振是横波的特性ZXY偏振：光矢量只在垂直于传播方向的平面内某一方向振动，或某一方向振动较强。偏振现象是横波区别于纵波的重要标志。只有横波有偏振现象。二、自然光、偏振光及其表示1、定义：自然光：在垂直于传播方向的平面上光矢量具有各个方向的振动，且振动概率相等，在垂直传播方向的平面上矢量振幅完全相等。XY偏振光（线偏振光）：在垂直传播方向的平面上，只有一个确定的方向有光矢量的振动。XY部分偏振光：在垂直传播方向的平面上，光矢量在某一方向的振动较强。2、表示方法：振动面：光矢量的振动方向与传播方向所构成的平面。用短线（或双箭

2、头）表示纸面内的光振动；点表示垂直于纸面的振动；疏密程度表示该振动方向的振动强度。自然光部分偏振光线偏振光三、线偏振光的获得方法和检验方法1、获得方法：（1）起偏法：起偏--从自然光获得偏振光检偏--检查某束光是否是偏振光；起偏振器--从自然光获得偏振光的装置；检偏振器--检查某束光是否是偏振光的装置。透明玻璃片涂有金鸡纳霜或碧硒（电气石）等材料的簿膜偏振片：自然光偏振光偏振化方向具有竖直偏振方向的偏振膜。吸收了水平方向的光振动（2）反射法：自然光以一定条件入射到两介质界面上，反射光和折射光分别为部分偏振光。（3）利用玻璃堆多次反射和折射获得完全偏振光（线偏振光）。（

3、4）利用双折射晶体的棱镜获得。2、检验方法：用偏振片检验变暗自然光I0I0四、马吕斯定律若P1P2的偏振化方向间的夹角不为0，也不为90度，则出射的光强为多少？P1自然光I0I0变暗EE//P2垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强：或：马吕斯定律(其中)马吕斯定律：强度为I0的偏振光透过检偏振片后强度变为I=I0cos2。（为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向间的夹角。）例12-1图例12-1,波长为的平行单色光垂直入射到缝宽为a的单缝上，在缝后凸透镜L的焦平面E处有一观察屏，如例12-1图所示。若在缝前盖上两块偏振片P1和P2，两块偏振片各遮盖一半

4、缝宽，而且P1的偏振化方向与缝平行，而P2的偏振化方向与缝垂直，试问：（1）屏上的衍射条纹宽度宽度如何变化？（2）自然光通过偏振片后，光强如何变化？解（1）当没有P1、P2时，屏上为单缝衍射图样，中央明纹的角宽度为中央明纹在屏上的线宽度为第k级明纹的角宽度为当很小时，有即其线宽度为当加上P1，P2后，单色入射光分为振动方向相互垂直的两束单色平行光，相当于宽度为a/2的两条狭缝的单缝衍射。由于它们不相干则各自在屏上形成单缝衍射条纹，屏上为两缝对应条纹的非相干叠加，但它们产生的中央明纹中心与未加P1，P2之前重合。由于此时a=a/2，所以即衍射条纹谱线宽度加倍（3）自

5、然光通过偏振片后，光强减半，再加上条纹加宽，因此光强进一步减弱。例12-2图【例12-2】如图(a)所示，在两块偏振化方向相互垂直的正交偏振片P1和P3之间插入另一块偏振片P2，光强为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，求转动P2时，透过P3的光强与转角之间的关系。解设任一时刻，P1和P2的透振方向间的夹角为，则该时刻透过各偏振片的光振幅矢量如图(b)所示。由于各偏振片只允许和自己的偏振化方向相同的偏振光透过，所以透过各偏振片的光振幅的关系为因而所以又由于最后得由此可见，当不断旋转P2时，透过P3的光强将在最强（I0/8）与零之间作周期性变化。§12－3反射和折射时的

6、偏振布儒斯特定律一、反射和折射光中的偏振现象1、反射光中垂直振动强于平行的振动；2、折射光中平行的振动强于垂直振动；3、反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而不同。n2n1实验发现：二、布儒斯特定律（1812年）这个特定的角称为布儒斯特角；此时折射光仍为部分偏振光；入射角为起偏振角时，反射光与折射光互相垂直,是完全偏振光。n2n1注意：当入射角等于一特定角，使反射光与折射光相互垂直时,反射光只有垂直于入射面的振动而无平行于入射面的振动。解决办法：多次反射和折射。玻璃堆：问题：1）反射光强一般较小；2）折射光仍为部分偏振光。n2n1三、通过反射与折射获得偏振光【

7、例12-3】一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知反射光是完全偏振光，求折射角r的值。解　按布儒斯特定律有同时根据起偏角的性质可知所以§12--4双折射（DoubleRefraction）一、双折射、寻常光和非常光自然光透射在晶体界面上而折射，晶体内的折射光分为两束光，此现象称双折射现象。自然光O光e光方解石原因：光学各向异性：光在许多晶体中的传播速度和光的传播方向与振动方向有关。1、寻常光和非寻常光（1687年惠更斯研究）1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（O光），一束叫非寻常光（e光）2）O光遵守折射定律