第12章光的偏振上課版

1、光的光的波動(dòng)性波動(dòng)性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 .光波是光波是橫波橫波 光的偏振光的偏振 .機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過狹縫機(jī)械波穿過狹縫12. 1 光的偏振光的偏振 線偏振光與自然光線偏振光與自然光普通光源的發(fā)光機(jī)制普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級(jí)及發(fā)光躍遷原子能級(jí)及發(fā)光躍遷基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)nE躍遷躍遷自發(fā)輻射自發(fā)輻射波列波列長(zhǎng)L隨機(jī)性：隨機(jī)性：每次發(fā)光是隨機(jī)的，所發(fā)出各每次發(fā)光是隨機(jī)的，所發(fā)出各波列的振動(dòng)方向和振動(dòng)初相位波列的振動(dòng)方向和振動(dòng)初相位都不相同。都不相同。偏振光偏振光（線偏振光）（線偏振光）符號(hào)表示符號(hào)表示光振動(dòng)只沿某一固定方向的光光振動(dòng)只沿某一固定方向的

2、光 .振動(dòng)面振動(dòng)面vE自然光自然光 ：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個(gè)方向的光矢一般光源發(fā)出的光中，包含著各個(gè)方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對(duì)稱）這樣的光叫量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對(duì)稱）這樣的光叫自然光自然光 . 符號(hào)表示符號(hào)表示vE自然光的分解自然光的分解沒有優(yōu)勢(shì)方向沒有優(yōu)勢(shì)方向xy 部分偏振光部分偏振光 ：彼此無固定相位關(guān)系、振動(dòng)方向任意、不同方向上振幅不同不同方向上振幅不同的大量光振動(dòng)的組合.無確定無確定的的相位相位關(guān)系關(guān)系部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光 圓偏振光和橢圓偏振光圓偏振光和橢圓偏振光右旋圓右旋圓偏振光偏振光右旋橢圓右旋橢圓偏振光

3、偏振光光矢量的大小保持不變，其端點(diǎn)的軌跡為圓，則為圓偏振光；右旋光：右旋光：迎著光線看去，若光矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則為右旋光左旋光：左旋光： 迎著光線看去，若光矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則為左旋光光矢量的大小不斷改變，其端點(diǎn)軌跡為橢圓若為橢圓，則為橢圓偏振光。 y yx z傳播方向傳播方向 /2x某時(shí)刻右旋圓偏振光某時(shí)刻右旋圓偏振光E隨隨z的變化的變化E 0生物分子晶體的旋光性 起起 偏偏12. 2 偏振片偏振片 起偏與檢偏起偏與檢偏 二向色性二向色性 : 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動(dòng)動(dòng) , 而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過, 這種性質(zhì)這種性質(zhì)稱

4、二向色性稱二向色性 . 偏振片偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向偏振化方向 ： 當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過，這個(gè)方向叫此偏振它只讓某一特定方向的光通過，這個(gè)方向叫此偏振片的偏振化方向片的偏振化方向 .021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器起偏器檢偏器檢偏器 檢檢 偏偏起偏器起偏器NM馬呂斯定律馬呂斯定律（1880 年）年）E0Ecos0EE 2020EEII檢偏器檢偏器起偏器起偏器0IIE0ENM20cosII 馬呂斯定律馬呂斯定律 強(qiáng)度為強(qiáng)度為 的偏振的偏振光通過檢偏振器后光通過檢偏振器后, 出

5、射光的強(qiáng)度為出射光的強(qiáng)度為0I自然光自然光 線偏振光通過振動(dòng)片后1、光強(qiáng)改變、光強(qiáng)改變2、振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)角度角度1 夜行車，車燈前加45度傾斜偏振片燈罩，司機(jī)臺(tái)前玻璃也加45度傾斜偏振片，且偏振化方向都是豎直方向。司機(jī)可看到自己車燈發(fā)出的光，看不到迎面駛來汽車車燈的光請(qǐng)大家自己作圖解釋！2 立體電影例：偏光鏡頭例：偏光鏡頭 櫥窗設(shè)計(jì)櫥窗設(shè)計(jì) 立體電影立體電影00 /8 _II兩個(gè)偏振片疊加放在一起，強(qiáng)度為 的自然光垂直入射其上，若通過兩個(gè)偏振片后的光強(qiáng)為，則此兩偏振片的偏振化方向間的夾角（取銳角）是例：，變成偏振光。后，）自然光通過一偏振片解：（2101II 馬呂斯定律有再通過另偏

6、振片后，由20012cos4128IIII60)2(329)30(cos)30(cos210220III _若在兩片之間再插入一片偏振片，其偏振化方向與前后兩片的偏振化方向的夾角（取銳角）相等，則通過三個(gè)偏振片后的透射光強(qiáng)度為?？諝饪諝鈏1n 入射面入射面 入射光線和法入射光線和法線所成的平面線所成的平面 . 反射光反射光 部分部分偏振光偏振光 ，垂直于入射面的振動(dòng)大于平垂直于入射面的振動(dòng)大于平行于入射面的振動(dòng)行于入射面的振動(dòng) . 折射光折射光 部分部分偏振光，平行于入射面的振動(dòng)大偏振光，平行于入射面的振動(dòng)大于垂直于入射面的振動(dòng)于垂直于入射面的振動(dòng) .理論和實(shí)驗(yàn)證明理論和實(shí)驗(yàn)證明：反射光的偏振

7、化程度與入射角有關(guān)：反射光的偏振化程度與入射角有關(guān) .i光反射與折射時(shí)的偏振光反射與折射時(shí)的偏振玻璃玻璃2n12. 3 反射和折射時(shí)的偏振反射和折射時(shí)的偏振 布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律（1812年）年）反射光為完全偏振光，且反射光為完全偏振光，且振動(dòng)面垂直入射面，折射振動(dòng)面垂直入射面，折射光為部分偏振光。光為部分偏振光。120tannni 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，1）反射光和折射光互相垂直反射光和折射光互相垂直 .120sinsinnni00120cossintaniinni)2cos(sincos0i20i討論討論0i0i1n玻璃玻璃2n空氣空氣120tannni tan)2ta

8、n(cot0210inni 2）根據(jù)光的根據(jù)光的可逆性可逆性，當(dāng)入射光以，當(dāng)入射光以 角從角從 介介質(zhì)入射于界面時(shí)，此質(zhì)入射于界面時(shí)，此 角即為布儒斯特角角即為布儒斯特角 .2n1n 2n玻璃玻璃0i0i1n玻璃玻璃2n0i0i0i0iiii討論討論討論下列光線的反射和折射（討論下列光線的反射和折射（起偏角起偏角 ）.0ii0i0i0i1n1空氣空氣 例例 一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角為布儒斯特角為布儒斯特角 ，問，問 在界面在界面 2 的反射光是什么光？的反射光是什么光？0i玻璃玻璃2n2 注意：注意：一次一次起偏垂直入射面起偏垂直入射面的振動(dòng)僅很小部的振動(dòng)僅很小部分被反射（約分被反射（約15%）所以）所以反射反射偏振光很弱偏振光很弱 。一一般應(yīng)用般應(yīng)用玻璃片堆玻璃片堆產(chǎn)生偏振光產(chǎn)生偏振光注意注意 對(duì)于一般的光學(xué)玻璃對(duì)于一般的光學(xué)玻璃 , 反射光的強(qiáng)度約占反射光的強(qiáng)度約占入射光強(qiáng)度的入射光強(qiáng)度的7.5% , 大部分光將透過玻璃大部分光將透過玻璃.利用利用玻璃片堆玻璃片堆產(chǎn)生產(chǎn)生線線偏振光偏振光0i駕駛員戴上偏振太陽鏡可以防止馬路反射光的炫目。駕駛員戴上偏振太陽鏡可以防止馬路反射光的炫目。照相機(jī)安上偏振鏡可以產(chǎn)生不同的效果，看出