Lecture16光學(xué)-偏振課件

1、第 十 四 章第三部分 光的偏振(Polarization of light)光的偏振性與光的偏振態(tài)光是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波。起光作用的是電場強度矢量，稱為光矢量。光矢量的振動方向與光的傳播方向垂直，這一特征稱為光的偏振。偏振性是橫波區(qū)別于縱波的重要特征。14-12 自然光和偏振光 (Natural light and polarized light)自然光偏振光完全偏振光部分偏振光線偏振光橢圓偏振光圓偏振光自 然 光 (Unpolarized light)由于原子發(fā)光的獨立性與隨機性，對于普通光源所發(fā)的光，光矢量分布各向均勻。各光矢量之間無固定的相位關(guān)系?？捎脙蓚€相互垂直的光矢量表示自然光

2、，但兩者之間也無固定的相位關(guān)系。線 偏 振 光光矢量 E 只沿一個固定方向振動光矢量方向和光的傳播方向構(gòu)成的平面稱為振動面。部分偏振光介于線偏振光與自然光之間的情形，可看成線偏振光與自然光的混合。14-13 起偏和檢偏 馬呂斯定律一、用偏振片起偏和檢偏將聚乙烯醇薄膜加熱并拉長，使其中碳氫化合物分子形成鏈狀，再摻碘形成“碘鏈”。碘鏈中的自由電子可吸收沿碘鏈方向的光振動能量，而垂直于碘鏈的方向稱為偏振片的偏振化方向。平行線表示偏振化方向檢偏器旋轉(zhuǎn)一周，透射光光強出現(xiàn)兩次最強，兩次消光，說明入射到 P2 上的光是線偏振光。P1P2起偏檢偏1起偏檢偏2I2馬呂斯定律(Malus law)P1P2I0I

3、1P2P1A1A2P1例題 自然光通過兩個偏振化方向夾角為 60的偏振片后，透射光強為 I . 若在兩偏振片間再插入另一偏振片，它與前兩者的偏振化方向的夾角均為 30，則此時透射光光強為多少？IPI0I1解例題 一束光由自然光和線偏振光混合組成，當(dāng)它通過一轉(zhuǎn)動的偏振片時，透射光光強的最大值是最小值的 5 倍。求入射光中自然光和線偏振光的光強各占入射光光強的幾分之幾？設(shè)入射光光強為 I0 ，其中自然光光強為 I10 ，線偏振光強度為 I20設(shè)通過偏振片后的光強分別為 I ，I1 ，I2解若 在 間變化， 如何變化？14-14 反射和折射時光的偏振n1n2n1n2自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光i

4、0i0 為起偏振角i0 + = 90當(dāng)自然光以布儒斯特角 iB 入射到兩種不同介質(zhì)的表面時，其反射光是光振動垂直于入射面的線偏振光。布儒斯特(Brewster)定律例如：光從空氣到玻璃 (n=1.50) iB = 56.3玻璃片堆也可以利用玻片堆獲得透射的偏振光：注意 對于一般的光學(xué)玻璃 , 反射光的強度約占入射光強度的7.5% , 大部分光將透過玻璃.利用玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光討論討論下列光線的反射和折射（起偏角 ）.14-15 光的雙折射(Birefringence) 透過方解石(calcite) 看到的雙象: 折射光分成兩束。動 光 學(xué)雙折射現(xiàn)象波 動 光 學(xué)方解石晶體oeo e光通過雙折

5、射晶體光線（ e 光或 o 光 ）與光軸組成的平面稱為該光線（ e 光或o 光 ）的主平面。主平面一般情況下， e 光 和o 光的兩個主平面一般不重合，會有一個很小的夾角。當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時，這兩個平面是重合的。 e 光 和 o 光 都是線偏振光。e 光 的光振動在其主平面內(nèi)， o 光 的光振動與其主平面垂直。7878102102102102DCBA方解石晶體光線在屏面內(nèi)入射時e o 正晶體負晶體雙折射現(xiàn)象的解釋光軸在各向異性的晶體中，子波源發(fā)出兩組子波波面。主折射率：石英 no = 1.544 ne = 1.553方解石 no = 1.658 ne = 1.486.光軸斜入射（負晶體）光軸

6、.正入射（負晶體）.光軸正入射（負晶體光軸平行于表面）尼科耳棱鏡ADCB樹膠的折射率 n = 1.55ne n noeDBCA方解石P2CP114-16 偏振光的干涉CP1線偏振光投射到雙折射晶體C（晶體厚度為d）。上，其偏振方向與晶體光軸夾角為。經(jīng)過C后的光e光和o光從P2出射，發(fā)生干涉！總相位差：出射光強由此總相位差決定！色偏振 有些各向同性的非晶體或液體，受外界的人為因素影響而轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋?，呈現(xiàn)出雙折射現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為人為雙折射。例如，有些非晶體物質(zhì)，在力的作用下發(fā)生形變時，將失去非晶體的各向同性的特征而具有晶體的性質(zhì)，從而也能呈現(xiàn)出雙折射現(xiàn)象。這種人為雙折射現(xiàn)象也叫做光彈性效應(yīng)。又

7、如，某些各向同性的非晶體或液體等透明物質(zhì)，在強電場作用下，也能變?yōu)楦飨虍愋远@示雙折射現(xiàn)象。這種人為雙折射現(xiàn)象叫做電光效應(yīng)或克爾效應(yīng)。14-17 人為雙折射14-18 旋光現(xiàn)象旋光現(xiàn)象：偏振光通過某些物質(zhì)后，其振動面將以光的傳播方向為軸線轉(zhuǎn)過 一定的角度。旋光物質(zhì)：能產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的物質(zhì)（如石英晶體、糖溶液、酒石酸溶液等）。起偏器，檢偏器，晶體或盛有液體的管子。旋光儀：觀察偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的儀器.一 旋光現(xiàn)象對于旋光性物質(zhì)的溶液：設(shè) 為偏振光通過旋光物質(zhì)后振動面所轉(zhuǎn)過的角度為旋光物質(zhì)的濃度為旋光物質(zhì)的透光長度稱為該溶液的旋光率對于固體旋光物質(zhì)： （ 一定 ） 外加磁感強度為 的磁場,使某些不具旋光性的物質(zhì)產(chǎn)生旋光