2022年光的波動(dòng)性

1、幻燈片1 第十章幻燈片5 一、光波的描述400nm760nm；.光在人眼視覺范疇內(nèi)的波段為.光是橫波,也是電磁波；二、可見光、單色光、白光波動(dòng)光學(xué)1幻燈片2 光學(xué) - 爭論光的本性;幻燈片6 三、光的干涉現(xiàn)象光的現(xiàn)象 ;.當(dāng)兩列 或幾列 滿意 肯定條件 的光波在某區(qū)域同時(shí)傳光與物質(zhì)相互作用播時(shí) , 空間某些點(diǎn)的光振動(dòng)始終加強(qiáng) ； 某些點(diǎn)的光振20世紀(jì) 60歲月激光問世后,光學(xué)有了飛速的 進(jìn)展,形成了 現(xiàn)代光學(xué) ；動(dòng)始終減弱 , 在空間形成一幅穩(wěn)固的光強(qiáng)分布圖樣,稱為 光的干涉現(xiàn)象 ；幻燈片3 幾何光學(xué)：以光的直線傳播規(guī)律為基礎(chǔ),幻燈片7 四、相干條件黃光干涉條紋爭論各種光學(xué)儀器的理論； 波動(dòng)光

2、學(xué)： 以光的電磁波本性為基礎(chǔ),爭論傳播1 振動(dòng)方向相同規(guī)律,特殊是干涉、衍射、偏振的理論和應(yīng)用2 頻率相同 量子光學(xué)：以光的量子理論為基礎(chǔ),爭論光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律；3 有恒定的位相差光的本性光程（ optical path）幻燈片4 . 光的電磁理論 波動(dòng)性：干涉、衍射、偏振幻燈片8 光波在介質(zhì)中所經(jīng)受的幾何路程r 與介質(zhì)折射率n之積1光程 n ir i nr c r cti u光程也表示在相同的時(shí)間內(nèi)光在真空中通過的路程. 光的量子理論 粒子性：黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)本章內(nèi)容 10 1 光的干涉 光波、相干光光程 薄膜干涉n光程差: 兩束光的光程之差；S 11r 10 2 光的衍

3、射 單縫衍射 圓孔衍射 光柵衍射n 2r2n 1r1S22rPn2 10 3 光的偏振 自然光與偏振光起偏器、檢偏器光程差與相位差關(guān)系馬呂斯定律 旋光性 糖量計(jì)2 10 4 光的吸取五、光源及光源的發(fā)光特性1. 一般光源能級躍遷輻射時(shí)間t10-8s第一節(jié)光的干涉原子發(fā)光是間歇式的；各個(gè)原子的發(fā)光是完全獨(dú)立的 , 互不相關(guān),不確定 ;頻率, 振動(dòng)方向 , 位相差及傳播方向等都可能不同；因此 , 不同 原子發(fā)的光不行能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；相同 原子 不同 波列也不行能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象例如: 一般燈泡發(fā)的光 ; 火焰 ; 太陽光等幻燈片9 2. 激光光源幻燈片13 分波面法 楊氏雙縫干涉全同光子S1完全一樣（

4、頻率,相位,振動(dòng),傳播方向）受激輻射SS2-例如 : 氦氖激光器 ; 紅寶石激光器;半導(dǎo)體激光器等；幻燈片10 六、相干光的獲得幻燈片14 七、簡介 Thomas Young17731829英國 物理學(xué)家、考古學(xué)家、醫(yī)生、光的波動(dòng)說奠基人之一；思路：想方法獲得從同一批原子 發(fā)出但經(jīng)過 不同光程 的他的一生,可謂博學(xué)多藝,才華超眾,從小就有 神童之稱,愛好特別廣泛；兩列波來產(chǎn)生干涉1. 分波面法 1773年6 月13日誕生 1795年獲得了醫(yī)學(xué)博士學(xué)位；在同一波面上取兩個(gè)點(diǎn),使子波經(jīng)過不同的路徑 他的一生曾爭論過多種學(xué)科（物理、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文、地球物理、語言學(xué)、動(dòng)物學(xué)、考古學(xué)、科學(xué)史等）,并熟

5、知繪畫和后再相遇產(chǎn)生干涉的方法為分波面法；音樂,在科學(xué)史上堪稱百科全書式的學(xué)者；如楊氏雙縫干涉；在光學(xué)方面：2. 分振幅法 一束光線經(jīng)過介質(zhì)薄膜的反射與折射,形成的兩束光線產(chǎn)生干涉的方法為分振幅法；1801 年第一用單一光源產(chǎn)生相干光,首次測出光波的波長；從生理角度說明白人眼色盲現(xiàn)象；第一次發(fā)覺人的眼睛晶狀體的聚光作用；幻燈片11 如薄膜干涉、牛頓環(huán)等；幻燈片15 建立了三原色原理, 紅、綠、藍(lán)；分振幅法 薄膜干涉八、楊氏雙縫干涉試驗(yàn)裝置光具座及附件示意圖幻燈片12 干涉法檢查平面幻燈片16 1. 導(dǎo)軌2. 滑塊3. 半導(dǎo)體激光器4. 雙縫架 5. 屏6. 鎖緊螺釘分振幅法 牛頓環(huán)白光的牛頓環(huán)

6、白光干涉條紋黃光的牛頓環(huán) 紅光干涉條紋幻燈片17 三、楊氏雙縫干涉原理Bx幻燈片21 條 紋 間 距兩相鄰明（或暗）條紋間的距離稱為條紋間距 ；實(shí)d s1s1rxkd1d2明紋k0, 1,2,d2暗紋2rkd驗(yàn)dsds11rd2rBp2d /d do裝幻燈片18 2sdd tg,1,2 ,幻燈片22 x置oods2r 2r 1dsinx條紋間距xd k1dddk0干涉加強(qiáng)k爭論條紋間距xdk1d幻燈片19 干涉減弱 k1 2k0,1,2 ,幻燈片23 1）d 、d 肯定時(shí),如變化,就x將怎樣變化？明暗條紋到中心的距離dxxd爭論條紋間距xddk1dd明紋位置xkdk0,1,2,d暗紋位置x2

7、k12dk0,1,2,d爭論xkd1d2明紋k0, 1,2,dd2暗紋kd2）、d 肯定時(shí),條紋間距x 與的關(guān)系如何？1）d 、d 肯定時(shí),如 k 、變化,就X將怎樣變化？幻燈片20 爭論xkd1d2明紋k0, 1,2,幻燈片24 干涉條紋特點(diǎn) ：d2k暗紋d2）、d 肯定時(shí),如d變化, X將怎樣變化？1 明暗相間的條紋 對稱分布 于中心 O點(diǎn)兩側(cè)；2 相鄰明條紋和相鄰暗條紋等間距 ,與干涉級k無關(guān)；條紋間距xd k1dxxdx1d幻燈片25 例題：波長為632.8nm 的激光,垂直照耀在間距為幻燈片29 薄膜干涉 - 等厚干涉d1.2 mm 的雙縫上,雙縫到屏幕的距離為500 mm,求兩條薄

8、膜干涉 ：介質(zhì)薄膜受到照明而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象第 4級明紋的距離；已知：632.8109md12.103md 500103m等厚條紋1.劈尖解：由明紋公式：xkkdo4Sd幻燈片26 兩條4 級明紋的距離為：I幻燈片30 反射光 2單色平行光12A反射光 1Lnx442x 424ddnd4nx4424500103632.81092.1103mn 設(shè) n n 31 2.10例2： .白色平行光垂直入射到間距為d=0.25mm 幻燈片27 的雙縫上,距縫50cm 處放置屏幕,分別求第一幻燈片31 2nh22 k12暗紋1級和第五級明紋彩色帶的寬度；（設(shè)白光的波長范疇是從400.0nm 到 760.0n

9、m）；2nh2k明紋hn解：由公式xkD/d可知波長范疇為時(shí),明紋彩色寬度為xkD/d說明：當(dāng) k =1 時(shí),第一級明紋彩色帶寬度為1、條紋級次k 隨著劈尖的厚度而變化,因此x1500760400106/0 .250 .72mm這種干涉稱為等厚干涉 ；條紋為一組平行與棱邊的平行線；k=5 第五級明紋彩色帶寬度為2、由于存在半波缺失,棱邊上為0級暗紋；x55x13. 6mm例題 3： 用薄云母片（ n=1.58）掩蓋在楊氏雙縫的其中一2 nhk2kkhkh條縫上,這時(shí)屏上的零級明紋移到原先的第七級明紋處；假如入射光波長為5500. ,問云母片的厚度為多少？解： 原七級明紋 P點(diǎn)處2 nhk12k

10、1r 2r 171s 2sd1rr2P插入云母后, P點(diǎn)為零級明紋0相鄰條紋所對應(yīng)的厚度差：r 2r 1dnd0lsindh k1hk2 n7dn1幻燈片28 d717550010106. 6106m幻燈片32 d2n條紋疏n1 . 581劈尖的應(yīng)用L2 n待 測平晶. 測波長： 已知 、n,測 L 可得 . 測折射率： 已知 、 ,測 L可得 n. 測細(xì)小直徑、厚度、微小變化. 測表面不平度等厚條紋平晶標(biāo) h準(zhǔn)塊塊規(guī)規(guī)待測工件幻燈片33 例題 .有一玻璃劈尖,放在空氣中,劈尖夾角= 8 10-5弧幻燈片37 牛頓環(huán)的應(yīng)用2 r kmr2mR度.波長 = 0.589m的單色光垂直入射時(shí),測得干

11、涉條k紋的寬度為 l = 2.4mm ,求玻璃的折射率；. 測透鏡球面的半徑 R：已知 , 測 m、rk+m 、r k,可得 R ；解：. 測波長 ：已知 R,測出 m 、 rk+m、rk, 可得 ；2nl. 檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī) 待測透鏡n2l285. 891071031. 53105.24暗紋幻燈片34 2. 牛頓環(huán)R幻燈片38 3.增透膜幻燈片35 2 nh2k明紋暗紋h2orh幻燈片39 2nh2 k1 2,k,1,02hnn2nh22k12玻璃當(dāng) :h4 n,3,時(shí),減弱r22 RRh 22Rh4 nRh2 Rhh2例題、 空氣中肥皂膜（ n 1=1.33）,厚為 0.32 m

12、；如用白光垂直入射,問肥皂膜出現(xiàn)什么顏色？hr2R2牛頓環(huán)半徑公式：幻燈片36 r2 k1 rk 條暗幻燈片40 解：2n2 h2k2 n2 hk12Rk,1,2明環(huán)k1,14 n 2h.1 70m17000Ak2,14 3 4 5n2 h0 . 567m5670A2 nrkR n k,2,1,0暗環(huán)k3,1n 2h0. 341m3410 A2=5670. （ 黃光 ）例題、 用鈉燈（= 5893A ）觀看牛頓環(huán),看到第二、增透膜和增反膜環(huán)的半徑為 r = 4mm ,第 k+5 條暗環(huán)半徑 r = 6mm ,求所增透膜 -h2nh 2k12,k2,1,0h玻璃n n用平凸透鏡的曲率半徑R；當(dāng):

13、4n,3,時(shí),減弱解：4 nrkkR利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消rk5k5R干涉條件來削減反射,從而使透射增強(qiáng)；增反膜 -聯(lián)立求解：k4R6. 79m利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿意相長干涉,因此反射光因干涉而加強(qiáng)；幻燈片41 利用薄膜干涉使反射光減小,這樣的薄膜稱幻燈片45 為增透膜；幻燈片42 增透膜光學(xué)厚度：e4MgF 2幻燈片46 其次節(jié)光的衍a屏 幕射一、光的衍射現(xiàn)象1.衍射現(xiàn)象：n=1.00單縫K aE a波在傳播過程中遇到障礙 光源物,能夠繞過障礙物的邊 的現(xiàn)象稱為bn=1.382、說明特性：n=1.5ne玻璃衍射和干涉一樣,是波動(dòng)單縫Kb屏 幕的基本特點(diǎn)；光束在

14、衍射屏上的什么方E向上受到了限制,就在 接受屏上的衍射圖樣就 沿該方向擴(kuò)展；光孔越 小,對光束的限制越厲光源 Se4nb害,就衍射圖樣越擴(kuò)展,衍射效應(yīng)越厲害；幻燈片43 增反膜幻燈片47 各種孔徑的夫瑯禾費(fèi)衍射圖樣n=1.00幻燈片44 en=2.40光學(xué)厚度：ene4ZnS幻燈片48 正三邊形孔正六邊形孔n=1.5玻璃正四邊形孔正八邊形孔4n3、兩類衍射方式:組成的；按它們相互距衍射系統(tǒng)一般由 光源、狹縫和接受屏多層高反射膜HZnS離的關(guān)系,通常把光的衍射分為兩大類衍射屏觀看屏1 菲涅耳衍射近場衍射LMgF 2P在玻璃上交替鍍HZnSSS*LMgF 2上光學(xué)厚度均為/4的高折射率 ZnS膜和

15、低折射率的 MgF2膜,2 夫瑯和費(fèi)衍射遠(yuǎn)場衍射形成多層高反射膜；SPS*幻燈片49 夫瑯和費(fèi)衍射圖樣主要規(guī)律如下：.幻燈片53 到什么時(shí)候光強(qiáng)降為零呢.時(shí) ,或者說 ,第一暗紋的是多大呢 .1 中心亮紋最亮,其寬度是其他亮紋的兩倍；當(dāng) 光程差= a sin= 2 /2其他亮紋的寬度相同（亮紋中心的位置如圖）,亮度逐步下降我們說 將縫分為了2 縫 a 越小,條紋越寬（即衍射越厲害）兩個(gè)“ 半波帶”：光線 1與 1在 P點(diǎn)的3 波長越大,條紋越寬（即有色散現(xiàn)象.相位差為,光線 2與 2在 P點(diǎn)的相位差為,-幻燈片50 二、單縫夫瑯和費(fèi)衍射試驗(yàn)裝置EYX幻燈片54 所以兩個(gè)“ 半波帶” 上發(fā)的光在

16、P處干涉相消,Y形成第一暗紋；1.試驗(yàn)裝置當(dāng) 再, =3 /2 時(shí), 可將縫分成三個(gè)幻燈片51 SL2X幻燈片55 “ 半波帶” ,其中兩個(gè)相鄰的半波帶發(fā)的光L 1AX在 P 處干涉相消,剩一個(gè)“ 半波帶” 發(fā)的光在P 處合成, P 處即為中心亮紋旁邊的那條光源在透鏡 L 1的物方焦平面接收屏在 L 2象方焦平面亮紋的中心；2.試驗(yàn)現(xiàn)象 .明暗相間的平行于單縫衍射條紋；光強(qiáng).中心明紋光明且較寬；.兩側(cè)對稱分布著其它明紋；三、菲涅耳半波帶法說明單縫衍射fEP當(dāng) =2時(shí), 可將縫分成四個(gè)“ 半波帶” 1.菲涅耳半波帶Ax它們發(fā)的光在P處兩兩相消,又形成暗紋aA 1A 2A 3oB單縫幻燈片52 1

17、、半波帶法 ：幻燈片56 一般情形：a sina sin0 k,kk 中心明紋 中心 設(shè)考慮屏上的P點(diǎn) 它是角平行光的會聚點(diǎn)1 ,23, 暗紋 中心 - 衍射角 .即sinaa,2a,3a,（ k0）單縫的兩條邊緣光線到達(dá)P點(diǎn)的光程差為= A C = a sin 中心亮紋的邊緣對應(yīng)的衍射角1,稱為當(dāng)=0時(shí) ,P在O點(diǎn) , 為中心亮紋的中心；中心亮紋的半角寬sin1a這些平行光到達(dá)O點(diǎn)是沒有位相差的.當(dāng)時(shí) ,P點(diǎn)相應(yīng)上升,各條光線而asin2 k1 2,k1 2, 3,（k 0） 明紋 中心 之間產(chǎn)生了位相差,所以光強(qiáng)減小；即sin1.5a,2.5, a.35, a幻燈片57 2、半波帶的作法：

18、A,B 兩條平行光線之間的光程差 BC =asin .幻燈片61 四、干涉與衍射的本質(zhì)作平行于AC 的平面 ,使相鄰平面光的干涉與衍射一樣,本質(zhì)上都是光波相干疊加的之間的距離等于入射光的半波長.A（位相差）結(jié)果；一般來說,干涉是指有限個(gè)分立的光束的相A 1如圖把 AB 波陣面分成AA 1, A 1A 2,干疊加,衍射就是連續(xù)的無限個(gè)子波的相干疊加；A 2B 波帶 .干涉強(qiáng)調(diào)的是不同光束相互影響而形成相長或相消aA 2兩相鄰波帶對應(yīng)點(diǎn)AA 1中 A 1和,的現(xiàn)象；衍射強(qiáng)調(diào)的是光線偏離直線而進(jìn)入陰影區(qū)AA 2中 A2,到達(dá) P點(diǎn)位相差為域；光程差為/2 ；這樣的波帶就B是菲涅耳半波帶；幻燈片58

19、222所以任何兩個(gè)相鄰波帶所發(fā)出的光線在幻燈片62 孔的衍射P點(diǎn)相互抵消.當(dāng) BC是/2的偶數(shù)倍,全部波帶成對抵消,P 點(diǎn)暗,當(dāng) BC是 /2 的奇數(shù)倍,全部波帶成對抵消后留下一個(gè)波帶,P點(diǎn)明；3.明暗條紋條件2k/2/2k,12暗紋中心asinasin2 k1明紋中心幻燈片59 條紋在接收屏上的位置rad幻燈片63 孔的投影菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射xkf/ak,12暗紋中心衍射屏觀看屏衍射屏觀看屏x2k1f/2 a明紋中心Ap xS *aSLLaoBfE一般 a10-3縫的衍射孔的衍射單縫例1用單色平行可見光,垂直照耀到縫寬為a=0.5mm的單縫上,單縫衍射和多縫衍射干涉的對比（ d =10a

20、）在縫后放一焦距 f =1m的透鏡,由在位于焦平面的觀看屏上形成衍射條紋,已知屏上離中心紋中心為1.5mm 處的P點(diǎn)為明紋,求：1入射光的波長；2P點(diǎn)的明紋級和對應(yīng)的衍射角,以及此時(shí)單單縫波面可分成的半波帶數(shù)；3中心明紋的寬度；縫解：1對 P點(diǎn),由103.151032P點(diǎn)為第一級103明紋, k=1tgx1 5.多sin3.15f12 a縫幻燈片60 當(dāng)很小,tg =sin =半波帶數(shù)為： 2k+1=3幻燈片64 缺級19個(gè)明條紋缺級由單縫衍射公式可知3中心明紋寬度為2asin2atg1x2fa10102 k 1 2當(dāng)k=1時(shí), =5000A0k光柵衍射 光柵（ grating）215000當(dāng)

21、k=2時(shí), =3000 A0. 5103在可見光范疇內(nèi),入射光波長為 =5000A0；2103m例2、在夫瑯和費(fèi)單縫試驗(yàn)中,垂直入射的平行單色光波長為 =605.8nm ,縫寬 a=0.3mm ,透鏡焦距 f=1m；求：（ 1）中心明紋寬度；（2）其次級明紋中心至中心明紋中心的大量等寬等間距的平行狹縫或反射面構(gòu)成的光學(xué)距離；（ 3）相應(yīng)于其次級和第三級明紋,可將單縫分出 多少個(gè)半波帶,每個(gè)半波帶占據(jù)的寬度是多少？元件；解： 1x02f4. 0mm確定,得：sin25a,a透光b不 透光a 2單縫衍射明紋的角位2置由asin（2 k1）2光柵可分透射、反射兩大類,如下列圖：2x2ftan2fsi

22、n5f5. 0 mm射明紋,k 分別為2、3,2a透射光柵反射光柵 3 由ain（2k1）2知:相應(yīng)于其次級、三級衍add單縫相應(yīng)地分成5個(gè)和7 個(gè)半波帶；mm；b對應(yīng)半波帶的寬度分別為3mm,35070幻燈片65 透射光柵反射光柵幻燈片69 例如：d = 4a500條干涉明紋（主極大）缺級的級次：addkdk4k,48,ba幻燈片66 a-是透光（反光）部分的寬度,幻燈片70 N = 4I 0單I 單-2-1012sin/ab-是不透光 不反光 部分的寬度,I N2I 0單d = a + b-光柵常數(shù) . 兩縫之間的距離缺級有用光柵 ：幾十條 /mm 幾千條 /mmsin用電子束刻制可達(dá)幾萬

23、條 /mm-8-4048 /d 2、多光束干涉（ multiple-beam interference）例 1. 波長為=590nm 的平行光正入射到每毫米先不考慮衍射對光強(qiáng)的影響,只看多光束刻痕的光柵上時(shí),屏幕上最多可以看到多少條明紋？的干涉；解： 光柵常數(shù)d1 mm2022 nm縫平面 G透鏡 L觀看屏明紋（主極大）條件：500pdsinkk0,1,maxddsink900時(shí)dsin900k0k = 0,1,2,幻燈片67 dsin焦距 f 正入射光柵方程幻燈片71 kd2022343590最多可以看到2317條明紋 .多光束干涉主極大的位置與縫的個(gè)數(shù)無關(guān)例:一衍射光柵 ,每厘米有 400

24、條透光縫 ,每條透光縫寬度為光柵衍射 （ grating diffraction）（ 1）多縫干涉主極大受單縫衍射的調(diào)制a=1 10-5m,在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡 ,現(xiàn)以 =500nm的單色平行光垂直照耀光柵,求1 透光縫 a的單縫衍射中心I 0單明條紋寬度為多少 .2在該寬度內(nèi) ,有幾個(gè)光柵衍射主極大.單縫衍射解:1由單縫衍射中心明條紋寬度公式,-2-101 2 I 0單2sin/aL02f250010910.1mN = 4Na105幻燈片68 多縫干涉-40 N2I 0單48sin幻燈片72 2在由單縫衍射第一級暗紋公式ka sin = ,所確定的內(nèi) ,按光柵衍射主極大的公式 ,

25、即-8aab2.5a sin兩式聯(lián)立 /d光柵衍射-448sind sink k0,1,2光強(qiáng)曲線k2 .5k0-8/d （ 2）缺級現(xiàn)象干涉明紋位置：d sin k,k 0 ,1, 2 ,衍射暗紋位置：a sin k,k ,1 ,2 ,3d ka k 時(shí),此時(shí) 在應(yīng)當(dāng)干涉加強(qiáng)的位置上沒有衍射光到達(dá),從而顯現(xiàn)缺級；干涉明紋缺級級次：d akdk,k1,3,2,汞的光柵光譜a總能化成整數(shù)比,顯現(xiàn)明紋缺級；幻燈片73 幻燈片77 .一個(gè)原子一次發(fā)光肯定是偏振光第三節(jié)光的偏振.如何得到可有用的線偏振光呢.特殊 光源 如外腔式激光器更多的途徑是從一般光源中獵取. 一般光源的偏振態(tài)通常是自然光和部分偏振

26、光幻燈片74 一、光的偏振性幻燈片78 二、自然光（非偏振光）1、橫波和縱波的區(qū)分 偏振.縱波：振動(dòng)方向與傳播方向 一樣,不存在偏振問題；.橫波：振動(dòng)方向與傳播方向 垂直 ,存在偏振問題；定義： 振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性稱為偏振性；光源上一個(gè)原子一次發(fā)出的是一個(gè)線偏 振光波列,連續(xù)時(shí)間約 10-8秒；各原子是獨(dú)立地、隨機(jī)地發(fā)光的；光矢 量的大小、方向、初位相等等也是隨機(jī)的；幻燈片75 說明： 只有橫波才具有偏振現(xiàn)象,偏振現(xiàn)象是橫波區(qū)分于 縱波的最明顯的特點(diǎn)；幻燈片79 在 10-8秒的時(shí)間內(nèi)大量波列合成的光波可以是偏振的,但是它以完全無規(guī)的方式快速變?nèi)绨?AB 旋900,就 不通化著；在

27、我們觀看的時(shí)間t內(nèi) ,在哪個(gè)方向都如振動(dòng)方向平行 AB 通縱波無偏振現(xiàn)象不占優(yōu)勢了,它們對其傳播方向形成軸對稱分布；偏振片平均說來這種大量的振幅相同、振動(dòng)方向大分子物質(zhì)通光任意、彼此沒有固定相位關(guān)系的光振動(dòng)的對振動(dòng)方向反映組合叫自然光；方向x xz z出吸取系數(shù) 不同y y通光方向或偏 振化方向自然光及其表示法 自然光及其表示法沒有優(yōu)勢方向自然光的分解腰橫別扁擔(dān)進(jìn)不了城門幻燈片76 二 .光源的偏振狀態(tài)幻燈片80 三. 部分偏振光1. 線偏振光 r光矢量（E）只在一個(gè)固定平面內(nèi)沿單一方向振動(dòng)的光；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的大量xz在紙面內(nèi)的光振動(dòng)較強(qiáng)也叫 面偏振光偏

28、振光完全偏振光光振動(dòng)的組合 ,稱部分偏振光,它介于自然光y與線偏振光之間；垂直紙面的光振動(dòng)較強(qiáng)線偏振光圖示面對光的傳播方向看部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光及其表示法在紙面內(nèi)振動(dòng)垂直紙面的振動(dòng)幻燈片81 四、橢圓偏振光和圓偏振光：幻燈片85 五、馬呂斯定律光矢量末端的運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓或圓；馬呂斯 Etienne Louis Malus 1775-1812 橢圓偏振光線偏光生于巴黎；圓偏振.1808年發(fā)覺反射光的偏振,確定光了偏振光強(qiáng)度變化的規(guī)律；.1810年被選為巴黎科學(xué)院院士,曾獲得過倫敦皇家學(xué)會獎(jiǎng)?wù)拢辉谟馐噶繄D上,光矢量端點(diǎn)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的稱為 左旋偏振光 ；沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的稱為

29、右旋偏振光 ；.1811年,他發(fā)覺折射光的偏振；幻燈片82 第 一 種從一般光源中獵取偏振光的方法幻燈片86 線偏振光 通過偏振片后的光強(qiáng)馬呂斯定律利用偏振片（二向色性）可以獵取偏振光線偏振光A 1I1I振幅矢量分解幻燈片83 偏振片偏幻燈片87 yA1A振A通光方向 xA 1 cosA 1cos 2自然光化方I向II2 1cos反映光矢量對傳播方向不對稱線偏振光M 0I . . . o . . I 2 0 一束光強(qiáng)為 I0的自然光透過檢偏器,透射光強(qiáng)為I 0 /2五、偏振片起偏和檢偏例：偏光鏡頭櫥窗設(shè)計(jì)立體電影1、基本概念 .一般光源發(fā)出的是自然光,用于從自然光中獲得偏振 光的器件稱為 起偏

30、器 ；.人的眼睛不能區(qū)分自然光與偏振光,用于鑒別光的偏 振狀態(tài)的器件稱為 檢偏器. . .2、偏振片 聚乙烯醇薄膜浸碘、拉伸并哄干；是一種人工膜片,對不同方向的光振動(dòng)有挑選吸取的性能,從而使膜片中有一個(gè)特殊的方向,當(dāng)一束自然光射到膜片 上時(shí),與此方向垂直的光振動(dòng)重量完全被吸取,只讓平行幻燈片84 于該方向的光振動(dòng)重量通過,即只答應(yīng)沿某一特定方向的 光通過的光學(xué)器件,叫做 偏振片 ；這個(gè)特定的方向叫做偏幻燈片88 振片的偏振化方向,用“” 表示；入射光出射光觀看出射光強(qiáng)的變化A3.檢驗(yàn)線偏振光強(qiáng)變化00消光（A）（B）（C）入射光入射光ImaxImin自然光I不變或圓偏振光用偏光鏡 排除了 反射

31、偏振光 , 使入射光部分偏振光ImaxImin玻璃門 表面的用偏光鏡 減弱玻璃門內(nèi)的人物反光很強(qiáng)了反射偏振光清楚可見或橢圓偏振光幻燈片89 補(bǔ)充學(xué)問：幻燈片93 四 . 橢圓與圓偏振光的檢偏一. 雙折射現(xiàn)象 透過方解石看字成雙像用 1/4 波片和偏振片P 可區(qū)分出o 光e光自然光和圓偏振光或部分偏振光和橢圓偏振光；自然. 自 I幻燈片90 雙折射現(xiàn) 折射現(xiàn)象方解石晶體幻燈片94 線 圓CaCO 3片P 轉(zhuǎn) 4紙面不變？為自然光變,有消光？為圓偏振光 e 方解石e .自然光四 分 之 一 波 片自然光偏線偏振光I 不變振 片（轉(zhuǎn) 動(dòng)）o. o圓偏振光線偏振光線偏振光I 變, 有消光以入射光方向?yàn)?/p>

32、軸雙折射現(xiàn)象 一束光入射到各向異性的媒質(zhì)中分成部分偏振光四部分偏 振 片（轉(zhuǎn) 動(dòng)）線偏振光I 變, 無消光兩束光的現(xiàn)象；偏振光分 之 一 波 片以入射線為軸轉(zhuǎn)方解石, 光點(diǎn) o不動(dòng),橢圓偏振光線偏振光線偏振光I 變, 有消光e 繞 o轉(zhuǎn),用偏振片檢驗(yàn),二者都是偏振光,且偏振方向相互垂直；所以, 利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光；光軸平行最大光強(qiáng)或最小光強(qiáng)方向放置或 光軸平行橢圓偏振光的長軸或短軸放置幻燈片91 二、平常光（ o光）和特別光（e光）e幻燈片95 旋光現(xiàn)象.平常光 ：對于晶體一切方向都具有一、旋光現(xiàn)象相同的折射率,且在入射面內(nèi)傳播,簡稱它為 o光；o偏振光通過某些透亮物質(zhì)后,其振動(dòng)

33、面方將以光的傳播方向 為軸線轉(zhuǎn)過肯定的角度,這種現(xiàn)象稱為 旋光現(xiàn)象；.特別光 ：它的折射率（即波速）隨方向而變化,并且不肯定在入射面內(nèi) 傳播,簡稱為e光；二、旋光物質(zhì)o光振動(dòng)方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面；e 光振動(dòng)方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面；如光軸在入射面內(nèi),試驗(yàn)發(fā)覺： o光、 e 光均在入射面內(nèi)傳播,如沿光軸方向入射,o光和e光具有相同的折射率 和相同的波速,因而無 雙折射現(xiàn)象；且振動(dòng)方向相互垂直；能夠產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的物質(zhì)稱為 旋光物質(zhì) ；如石英、糖、酒 石酸鉀鈉等；.右旋物質(zhì)：迎著光的傳播方向觀看,使振動(dòng)面按順時(shí) 針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì),如葡萄糖、石英等；.左旋物質(zhì)：迎著光的傳播方向觀看,使振動(dòng)面按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì),假如糖等；不同的氨基酸和 DNA等也有左右旋的不同,這些是目前生物 學(xué)爭論的課題；幻燈片92 三、波片幻燈片96 三、試驗(yàn)裝置MCN對某個(gè)波長而言,當(dāng) o 、e光在晶片中的光程F差為的某個(gè)特定倍數(shù)時(shí),這樣的晶片叫波晶片,簡稱波片；1、四分之一波片 /2相位差的波片稱為四分之一波片C是旋光物質(zhì)； F為濾色片； M 為起偏