第十三章光的偏振

光的偏振第十三章第一節(jié)光的偏振性馬呂斯定律

第二節(jié)反射光和折射光的偏振

第三節(jié)雙折射偏振棱鏡

第四節(jié)旋光現(xiàn)象

第一節(jié)光的偏振性馬呂斯定律

光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示了光的波動(dòng)特性，但還不能完全斷定光是縱波還是橫波。光的偏振現(xiàn)象從實(shí)驗(yàn)上清楚地顯示出光的橫波性，這一點(diǎn)與光的電磁理論的預(yù)言一致。偏振—光波電矢量振動(dòng)的空間分布對(duì)于光的傳播方向失去對(duì)稱(chēng)性的現(xiàn)象。只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故光的偏振是光的波動(dòng)性的又一例證。一、橫波的偏振性振動(dòng)面：通過(guò)波的傳播方向且包含振動(dòng)矢量的平面。偏振:

波的振動(dòng)方向相對(duì)傳播方向的不對(duì)稱(chēng)性。光矢量振動(dòng)面v0HE光的偏振態(tài):

光矢量在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)的振動(dòng)狀態(tài)。二、自然光與偏振光一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：光振動(dòng)的振幅在垂直于光波的傳播方向上，既有時(shí)間分布的均勻性，又有空間分布的均勻性。1.自然光2.線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始終不變，只沿一個(gè)固定方向振動(dòng)。線偏振光的表示法：光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)垂直板面3.部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)··起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過(guò)程。檢偏：檢查入射光的偏振性。透光軸方向自然光偏振片線偏振光三、偏振片的起偏和檢偏將待檢查的入射光垂直入射偏振片，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察光強(qiáng)的變化，確定光的偏振性。偏振片：吸收某方向光振動(dòng)，而與其垂直方向的光振動(dòng)能通過(guò)的裝置偏振化方向：能通過(guò)光振動(dòng)的方向....起偏器檢偏器自然光線偏振光.偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化兩偏振片的偏振化方向相互垂直光強(qiáng)為零.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變.....檢偏器自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變四、

馬呂斯定律為線偏振光的振動(dòng)方向與檢偏器的透光軸方向之間的夾角。如果入射線偏振光的光強(qiáng)為I0，透過(guò)檢偏器后，透射光的光強(qiáng)I為證明:根據(jù)波動(dòng)理論,光強(qiáng)與振幅的平方成正比入射光強(qiáng):透射光強(qiáng):討論：或時(shí),

光強(qiáng)最強(qiáng)或時(shí),

光強(qiáng)最強(qiáng)【例題13-1】自然光垂直射到互相平行的兩個(gè)偏振片上，若（1）透射光強(qiáng)為透射光最大光強(qiáng)的三分之一；（2）透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的三分之一；則這兩個(gè)偏振片的偏振化方向的夾角為多少？解：設(shè)自然光的光強(qiáng)為

，通過(guò)第一個(gè)偏振片以后，光強(qiáng)為，因此通過(guò)第二個(gè)偏振片后的最大光強(qiáng)為

。根據(jù)題意和馬呂斯定律有（1）解得（2）解得【例題13-2】光強(qiáng)為

I0

的自然光相繼通過(guò)偏振片P1、P2、P3后光強(qiáng)為I0/8，已知P1

P3，問(wèn)：P1、P2間夾角為何？解:

分析P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2第二節(jié)反射光和折射光的偏振反射和折射產(chǎn)生的偏振i0—布儒斯特角或起偏角自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光i0+γ=90o

時(shí)，反射光為線偏振光布儒斯特定律線偏振光玻璃片堆起偏和檢偏玻璃片堆線偏振光入射自然光有反射光干擾的櫥窗在照相機(jī)鏡頭前加偏振片消除了反射光的干擾【例題13-3】已知某材料在空氣中的布儒斯特角，求它的折射率？若將它放在水中（水的折射率為1.33），求布儒斯特角？該材料對(duì)水的相對(duì)折射率是多少？

解:設(shè)該材料的折射率為n

，空氣的折射率為1

放在水中，則對(duì)應(yīng)有所以：該材料對(duì)水的相對(duì)折射率為1.2。

方解石一、雙折射現(xiàn)象1.雙折射e

光2.尋常光和非尋常光尋常光

--遵從折射定律，簡(jiǎn)稱(chēng)

o光非常光--不遵從折射定律，簡(jiǎn)稱(chēng)

e光

（出現(xiàn)兩束折射光線的現(xiàn)象）O光線偏振光第三節(jié)雙折射偏振棱鏡3.晶體的光軸當(dāng)光在晶體內(nèi)沿光軸方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射。光軸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(gè)光軸的晶體雙軸晶體:

有兩個(gè)光軸的晶體4.主平面(光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面)78o102o78o102oe光光軸o光光軸··一般情況下，兩個(gè)主平面夾角很小，故可認(rèn)為o光振動(dòng)和e光振動(dòng)相互垂直(o光振動(dòng)垂直o光主平面)(e

光振動(dòng)在e光主平面內(nèi))二、

晶體偏振器1.尼科耳棱鏡2.渥拉斯頓棱鏡兩種棱鏡得到的偏振光質(zhì)量非常好，但棱鏡本身價(jià)格很高，因而使用較少。負(fù)晶體voo光ve加拿大樹(shù)膠vevo第四節(jié)旋光現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)裝置偏振片1偏振片22.實(shí)驗(yàn)結(jié)果從石英晶片出射的是偏振光，振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。石英晶片具有旋光性。有兩類(lèi)旋光物質(zhì)，即左旋光物質(zhì)和右旋光物質(zhì)。屏??石英晶片??天然旋光物質(zhì)中，光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)的角度

與光經(jīng)過(guò)旋光物質(zhì)的厚度l成正比其中α稱(chēng)為旋光率，與旋光物質(zhì)的性質(zhì)、溫度及入射光波長(zhǎng)有關(guān)。對(duì)于有旋光性的溶液，

還與溶液的濃度

成正比

旋光物質(zhì)

l光軸35量糖術(shù)對(duì)旋