第十五章光的偏振

第十五章光的偏振§15.1自然光偏振光一、橫波具有偏振性光的偏振性表明光波是橫波這種取向作用稱為偏振1可分解為任意兩個(gè)方向互相垂直、振幅相等的光矢量分量，......二、自然光:

光沿某一方向傳播時(shí)，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光矢量都有，且各方向光振動(dòng)的振幅都相等，這種光稱為自然光。2三、偏振光1.偏振:自然光經(jīng)過媒質(zhì)的吸收、反射、透射、散射使某一方向的光振動(dòng)占有優(yōu)勢。2.線偏振光(完全偏振光,平面偏振光)振動(dòng)平面:光振動(dòng)與光傳播方向所決定的平面只有單一方向的光振動(dòng),這樣的光稱為線偏振光?！ぁぁぁ?3.部分偏振光:二個(gè)互相垂直的光振動(dòng)中某一方向光振動(dòng)占有相對的優(yōu)勢這樣的光稱為部分偏振光。光矢量在某一方向振動(dòng)較強(qiáng)，而垂直該方向的振動(dòng)較弱。

部分偏振光········部分偏振光的分解互相垂直方向上不等幅4§15.2偏振片的起偏與檢偏馬呂斯定律一、起偏和檢偏自然光偏振光：起偏（起偏器）檢驗(yàn)一束光是否為偏振光：檢偏（檢偏器）

偏振片：能吸收某一方向的光振動(dòng)，而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過的某些薄膜材料。(涂有金雞納霜或碧硒等材料的簿膜)這個(gè)方向稱為偏振化方向

偏振化方向自然光振線偏光偏振片5.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變6.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變7.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變8.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變9.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變10.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變11.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變12.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變13.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況14.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況15.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況16.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況17.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況18.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況19.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況20.....起偏器檢偏器自然光線偏振光兩偏振片的偏振化方向相互垂直——光強(qiáng)為零偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況21二、馬呂斯定律I,A入射偏振光A馬呂斯定律：z偏振化方向例：自然光和線偏振光的混合光，垂直通過一偏振片。旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強(qiáng)最大值是最小值的5倍。求入射光中，自然光與線偏振光的光強(qiáng)比。解：22§15.3反射和折射時(shí)光的偏振自然光以任意角度入射到兩種各向同性介質(zhì)的分界面上反射和折射時(shí),反射光和折射光都是部分偏振光，且反射光中垂直入射面的振動(dòng)居多折射光中平行入射面的振動(dòng)居多實(shí)驗(yàn)和理論都表明：n1n2..........r以任意角度入射i*反射光的偏振——布儒斯特定律23當(dāng)入射角..........i0i0n1n2900r以布儒斯特角入射反射光為線偏振光，折射光為部分偏振光。并且：—布儒斯特角由折射定律：布儒斯特定律tgi0n1n2==n2124已知：n水=1.33,n玻璃＝1.50，容器底部反射光為偏振光求：i=?ii0i0i025i0i0i0iii·26“大學(xué)物理”課程教學(xué)到此結(jié)束，謝謝同學(xué)們配合。預(yù)祝大家期末考試順利寒假心情愉快。27一、考試時(shí)間：1月18日（周一）下午2:00—4:00

考試地點(diǎn)：網(wǎng)上查詢

物理競賽時(shí)間：4:30—6:00，地點(diǎn)：二、答疑時(shí)間：

1月17日（周日）晚上6:00—8:301月18日（周一）上午8:00—11:00

地點(diǎn):A教學(xué)樓三樓的教師休息室三、一頁開卷：規(guī)定的紙每人一頁,不能復(fù)印四、考試內(nèi)容大致比例：電磁學(xué)70%,

波動(dòng)光學(xué)30%大學(xué)物理下B期末考試通知28一、光的雙折射現(xiàn)象§15.4

光的雙折射一束光在晶體內(nèi)各個(gè)方向上折射率相同，傳播速度相同——o光（尋常光）——e光（非常光）一束光在晶體內(nèi)各個(gè)方向上折射率不同，傳播速度不同1）光線入射到各向異性晶體表面時(shí)二束折射光光光雙折射紙面方解石晶體29o光：振動(dòng)方向垂直于o光的主平面e光：振動(dòng)方向平行于e光的主平面4）光軸與某光線組成的平面——該光線的主平面一般來說，o光主平面和e光主平面不重合，只有當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時(shí)，兩主平面重合。此時(shí)o光、e光是兩個(gè)振動(dòng)方向互相垂直的偏振光。2）o光、e光都是線偏振光3）雙折射晶體中存在一特定方向——光軸光線沿這一方向入射時(shí)，不發(fā)生雙折射單軸晶體：方解石、石英、紅寶石雙軸晶體：云母、藍(lán)寶石30二、惠更斯原理對雙折射現(xiàn)象的解釋1.單軸晶體中光波的波面：由于各向異性介質(zhì)在不同方向上的物理性能不同，因而它的電磁學(xué)特性（ε，μ）隨方向不同而不同。（波陣面是球面）31波陣面是旋轉(zhuǎn)橢球面垂直于光軸方向的傳播速度——e光的主折射率沿光軸方向：o光、e光波面在光軸方向相切垂直光軸方向：兩束光傳播速度相差最大正晶體：石英SiO2負(fù)晶體：方解石CaCO3光軸vevo*光軸vove*波面e波面o32方解石——單軸負(fù)晶體：光軸vove*n=e1.48641.6584~vmaxvminn=o1.658433ooee*光線入射到晶體表面時(shí)，波陣面上每一個(gè)子波波源都向晶體內(nèi)分別發(fā)出球面子波（o光）和橢球面子波（e光）*同一時(shí)刻，各子波包絡(luò)面就是光線傳播的波面光束斜入射2.晶體中o光與e光的傳播(1).光軸在入射面內(nèi),與晶面斜交i光軸光束垂直入射光軸*從入射點(diǎn)引向相應(yīng)波陣面切點(diǎn)的連線方向就是晶體中o光和e光的傳播方向oeoeO光e光主平面重合34O,e二光束同方向行進(jìn)，但速度大小不一樣。(3).光軸與入射面垂直,與晶面平行(2).光軸在入射面內(nèi),與晶面平行,光束垂直入射。光軸光軸vove*光束斜入射i光軸ooeeO光、e光主平面不重合僅在此情況下，o光e光均遵循折射定律35光軸t如圖所示，一束自然光以入射角i=450入射到方解石晶體上，方解石晶體光軸垂直于紙面。方解石對o光和e光的折射率分別為：在圖中標(biāo)出哪一束是o光，哪一束是e光？并畫出光矢量的振動(dòng)方向。解：折射定律oei3690°22°68°AMCN光軸加拿大樹膠1.尼科爾棱鏡.....自然光三、偏振棱鏡——起偏和檢偏n加=1.55n=e1.516n=1.6584on=e1.48641.6584~....o...φoeeo光發(fā)生全反射臨界角，φ=770>且e光不會(huì)發(fā)生全反射所以37起偏檢偏???O?e???eO方解石：2.渥拉斯頓棱鏡：由兩塊光軸相互垂直的直角方解石棱鏡組成——分開o光和e光ABDC1238O?e?e??OABDC12方解石：39401主平面2主平面A1.偏振光入射晶體時(shí)，亦產(chǎn)生雙折射討論：*若二主平面互為垂直A1主平面2主平面41*各向異性晶體的光雙折射o光（尋常光）：沿各方向傳播速度相同,no=恒量偏振光，振動(dòng)方向垂直于o光的主平面e光（非常光）：沿各方向傳播速度不相同,ne=恒量偏振光，振動(dòng)方向平行于e光的主平面*光軸——特定方向:光線沿這方向入射時(shí)，不發(fā)生雙折射當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時(shí)，兩主平面重合,此時(shí)o光、e光是兩個(gè)振動(dòng)方向互相垂直的偏振光。42方解石——單軸負(fù)晶體：光軸vove*n=e1.48641.6584~vmaxvminn=o1.658443光束垂直入射光軸ooee光軸ooee僅在此情況下，o光e光均遵循折射定律44[例15-1]自然光通過偏振化方向互相垂直的偏振片。如果在間平行插入另一偏振片，與偏振化方向夾角，求：透過后的光強(qiáng)？[解