光學(xué)第三章光的偏振

1、光學(xué)第三章光的偏振第1頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一一.非偏振光(自然光)沒有優(yōu)勢方向自然光的分解自然光的表示法：1 光的偏振狀態(tài)在垂直于其傳播方向的平面內(nèi)每一個光矢量都可以分解為x、y 方向分量注意：以上兩相互垂直的分振動無固定相位關(guān)系第2頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一1、線偏振光E播傳方向振動面線偏振光的表示法：光振動垂直板面光振動平行板面垂直光的傳播方向的平面內(nèi)二.完全偏振光EEyEx yx第3頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光2.圓偏振光, 橢圓偏振光三. 部分偏振光部分偏振光某一方向振

2、動強于其他方向部分偏振光的表示法：平行紙面的光振動較強垂直紙面的光振動較強部分偏振光的分解部分偏振光可看成是自然光和線偏振光的混合第4頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一2 線偏振光的獲得與檢驗一 起偏 起偏：從自然光獲得偏振光 起偏器: 起偏的光學(xué)器件自然光I0線偏振光 IP偏振化方向 (透振方向) 偏振片的起偏:第5頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一二. 馬呂斯定律(線偏振光入射偏振片)I0IPP E0E=E0cos馬呂斯定律（1809）消光三. 檢偏用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一周2明2暗自然光部分偏振光?第6頁，共37頁，2022年，5月

3、20日，3點56分，星期一例1. 三個偏振片 P1、P2與P3 堆疊在一起，P1 與 P3 的偏振化方向相互垂直，P2 與 P1 的偏振化方向間的夾角為 30 。強度為 I0 的自然光垂直入射到偏振片 P1，并依次透過偏振片 P1、P2 與 P3，若不考慮偏振片的吸收和反射，則通過三個偏振片后的光強為：（A）（B）（C）（D）C第7頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一例2. 有三個偏振片堆疊在一起，第一塊與第三塊的偏振片化方向相互垂直，第二塊和第一塊的偏振化方向相互平行，然后第二塊偏振片以恒定的角速度 w 繞光傳播的方向順時針旋轉(zhuǎn)，如圖所示。設(shè)入射自然光的光強為I。, 通過

4、這一系統(tǒng)后，出射光的光強為何？第8頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一第9頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一例3. 一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它們垂直通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強度最大值是最小值的 5 倍，那么入射光束中自然光與線偏振光的光強比值為： A (A) 1/2 ; (B) 1/5; (C) 1/3; (D) 2/3.第10頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一3 反射和折射光的偏振一. 反射和折射時光的偏振i0:起偏角或布儒斯角i0 +r0 = 90O 布儒斯特定律n1n2iir自然光反

5、射和折射后產(chǎn)生部分偏振光n1n2i0i0r0線偏振光起偏振角第11頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一若 n1 =1.00 (空氣)，n2 =1.50 (玻璃)，則：二. 玻璃片堆起偏i0玻璃片堆(線偏振光)(接近線偏振光)互余第12頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一4 光在晶體中的雙折射(自學(xué)） 方解石oeeo一. 雙折射的概念1. 雙折射n1n2irore(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光2.尋常光和非尋常光o光 : 遵從折射定律e光 : 一般不遵從折射定律e光折射線一般在入射面內(nèi)。o光和e光都是線偏振光雙折射的本質(zhì)是o光和e光的折射率不同，傳播速度不

6、同o光在入射面內(nèi)第13頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一3. 晶體的光軸當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例如，方解石晶體(冰洲石)AB光軸102 光軸是一特殊的方向,凡平行于此方向的直線均為光軸。單軸晶體：只有一個光軸的晶體雙軸晶體：有兩個光軸的晶體單軸晶體方解石，石英，紅寶石云母，硫磺，藍(lán)寶石第14頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一vot光軸光軸vetvoto光:e光: n0 ，ne稱為晶體的主折射率 根據(jù)n0 ，ne的關(guān)系可分為正、負(fù)晶體4. 光在單軸晶體內(nèi)的波面 正晶體 : ne no，如石英負(fù)晶體 : ne

7、 no，如方解石第15頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一5. 單軸晶體的主平面主平面：單軸晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面。e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面振動方向主平面振動方向主平面只有光軸在入射面內(nèi)時，o、e光的主平面以及入射面重合在一起第16頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一當(dāng)光沿光軸方向入射晶體時，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象當(dāng)光垂直光軸方向入射晶體時，o光、e光沿同一方向傳播，但速度不同 e oe o光軸晶體 e oe o光軸晶體發(fā)生了雙折射現(xiàn)象第17頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一偏振片的應(yīng)用 眼鏡、車燈、玻璃非

8、偏振光線偏振光光軸電氣石晶片二向色性作業(yè)：5.2 習(xí)題指導(dǎo)： 4； 5； 7看典型例題聲波是否也有偏振現(xiàn)象？能否利用兩片聲波偏振片制作消音裝置？為什么？ 第18頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一偏振片的應(yīng)用 眼鏡、車燈、立體電影聲波是否也有偏振現(xiàn)象？能否利用兩片聲波偏振片制作消音裝置？為什么？ 第19頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一1.自然光以 60 的入射角照射到某一透明介質(zhì)表面時，反射光為線偏振光，則知： B （A）折射光為線偏振光 30 ；（B）折射光為部分偏振光，折射角為30 ；（C）折射光為線偏振光，折射角不能確定； （D）折射光為部分偏

9、振光，折射角不能確定；第20頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一2.一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃(如圖)，設(shè)入射角等于布儒斯特角i0，則在界面 2 的反射光 B （A）光強為零；（B）是完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面； （C）是完全偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。第21頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一3.兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線透過。當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動180 時透射光強度發(fā)生的變化為: B （A）光強單調(diào)增加；（B）光強先增加，后又減小至零；（C）光強先增加，后減小，再增加；（D

10、）光強先增加，然后減小，再增加再減小至零。第22頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一4.一束光強為 I0 的自然光垂直穿過兩個偏振片，且此兩偏振片的偏振化方向成 45 角，若不考慮偏振片的反射和吸收，則穿過兩個偏振片后的光強為： B （A）（B）（C）（D）第23頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一5.使一光強為I0的線偏振光先后通過兩個偏振片P1和P2 .P1和P2的偏振化方向與原入射光光矢量振動方向的夾角分別是a 和90則通過這兩個偏振片后的光強I是: C (B) 0.(A)(C)(D)(E)第24頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星

11、期一6.如圖，P1、 P2為偏振化方向間夾角為a的兩個偏振片。光強為I0的平行自然光垂直入射到P1表面上，則通過P2的光強I= 。若在P1、 P2之間插入第三個偏振片P3 ，則通過P2的光強發(fā)生了變化。實驗發(fā)現(xiàn)，以光線為軸旋轉(zhuǎn)P2 ，使其偏振化方向旋轉(zhuǎn)一角度q后，發(fā)生消光現(xiàn)象，從而可以推算出的P3偏振化方向與P1的偏振化方向之間的夾角a = 。（假設(shè)題中所涉及的角均為銳角，且設(shè)a a ）II0P1P3P2第25頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一7.自然光以布儒斯特角由空氣入射到一玻璃表面上，反射光是（A）在入射面內(nèi)振動的完全偏振光。（B）平行于入射面的振動占優(yōu)勢的部分偏振

12、光。（C）垂直于入射面振動的完全偏振光。（D）垂直于入射面的振動占優(yōu)勢的部分偏振光. C 第26頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一8.如圖所示，一束自然光入射到平玻璃板上，已知其上表面的反射光線1為完全偏振光。設(shè)玻璃板兩側(cè)都是空氣，標(biāo)明各反射、折射光線的偏振情況。nn0n012第27頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一9.請將下列各圖中反射光及折射光的偏振態(tài)畫出來。圖中i0 = tg-1 n2n1 ii0 第28頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一 拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，用偏振片去掉反射光的干擾 第29頁，共37頁，2022年，5月

13、20日，3點56分，星期一n1n2n3用波長為 的單色光垂直照射如同所示的劈尖膜（ ）觀察反射光干涉。（1）從劈尖頂開始算起，第二條明條紋中心所對應(yīng)的膜厚度，第五條暗紋中心所對應(yīng)的膜厚度（2）相鄰二明紋所對應(yīng)的薄膜厚度之差是多少第30頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一在雙縫干涉實驗中，若單色光源 S 到兩縫 S1,S2 距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于圖中 O 處，現(xiàn)將光源 S 向下移動到示意圖中的 S 位置，則：（A）中央明條紋也向下移動，且條紋間距不變；（B）中央明條紋向上移動，且條紋間距增大；（C）中央明條紋向下移動，且條紋間距增大；（D）中央明條紋向上移動，且條

14、紋間距不變。 D 作業(yè) 4 習(xí)題指導(dǎo)P66 22第31頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一(A) P點處仍為明條紋。(B) P點處為暗條紋。(C)不能確定P點處是明條絞還是暗條紋。 (D)無干涉條紋。B在雙縫干涉實驗中，屏幕E上的P點處是明條紋若將縫S2蓋住，并在S1 S2連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射鏡M，如圖所示，則此時第32頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一在雙縫干涉實驗中，波長 =5500 的單色平行光垂直入射到縫間距d =210-4m 的雙縫上，屏到雙縫的距離 D = 2m 求：(1)中央明紋兩側(cè)的兩條第 10 級明紋中心的間距;(2

15、)用一厚度為 e=6.6 10-6m 、折射率為 n=1.58 的玻璃片覆蓋一縫后,零級明紋將移到原來的第幾級明紋處 ?解:(1) (2)覆蓋玻璃后,零級明紋應(yīng)滿足: 第33頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一設(shè)不蓋玻璃片時,此點為第k級明紋，則應(yīng)有所以零級明紋移到原第 7 級明紋處.第34頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一用波長為入的單色光垂直照射到空氣劈尖上，從反射光中觀察干涉條紋，距頂點為L處是暗條紋。使劈尖角連續(xù)變大，直到該點處再次出現(xiàn)暗條紋為止。劈尖角的改變量是_。第35頁，共37頁，2022年，5月20日，3點56分，星期一8.用波長為 的單色光照射空氣劈