光的偏振課件

1、第4章光的偏振光，1，交流PPT，4.1自然光和偏振光，線偏振光，自然光和部分偏振光，學習光的干涉和衍射現(xiàn)象明確光的波動性，光的偏振光證明光的橫波性，偏振狀態(tài)：電場向量在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)的振動狀態(tài)，線偏振光自然光部分偏振光圓偏振光橢圓偏振光，2，自然光：哪個方向的振動都沒有來自太陽、燭光、燈泡等普通光源的光是自然光。 3、學習交流PPT，部分偏振光：線偏振光和自然光之間。 部分偏振光可以分解為相互垂直且振幅不同的2個線偏振光，光的偏振度、式中的Imax、Imin分別是與最大振幅和最小振幅對應的光強度。 學習交流PPT、圓偏振光和橢圓偏振光，向光觀察，光矢量向左或向右等速旋轉(zhuǎn)，光矢量的大

2、小不變，作為圓偏振光的光矢量的大小變化，成為橢圓偏振光。 根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向分為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。 右旋對應于時修正旋轉(zhuǎn)方向，左旋對應于逆時修正旋轉(zhuǎn)方向。 5、學習交流PPT，圓偏振光和橢圓偏振光可視為兩個同一頻率、振動方向相互正交且具有穩(wěn)定相位關(guān)系的線偏振光合成的結(jié)果。 相反，任何圓偏振光和橢圓偏振光可以分解為2個相同頻率、振動方向相互正交，并且具有穩(wěn)定的相位關(guān)系的線偏振光。 學習、光傳播方向、橫平面、6、交流PPT、4.2偏振鏡和檢偏鏡馬里斯定律，電氣石這樣的一些結(jié)晶，存在某個方向，光向量與其平行入射時很少被吸收，垂直入射時被強烈吸收。 結(jié)晶的這種性質(zhì)稱為二色性，對應的方向稱為光軸。 自然光入射，透

3、射偏振光，光軸方向，天然的電氣石結(jié)晶小，透光面積不大。 7、交流PPT、偏振片(Polaroid ) :獲得直線偏振光的平面芯片器件，1928年由19歲的美國大學生(E. H. Land at Harvard College )發(fā)明的，有二色性的微小有機晶體特定方向，僅使與該方向平行的振動通過。 學習49mm Polarizer Filter、8、交流PPT，對7對小電極中的任意一個進行充電后，其間的液晶失去螺旋相位，進行遮光。 遵循液晶顯示器的原理、9、交流PPT、10、交流PPT、鼠標定律、直線偏振光入射到偏振板、透射的直線偏振光的強度是鼠標定律、etiennemalus1775-1812

4、、11、交流PPT，的偏振鏡其實是檢偏鏡，在直線偏振光的光路中插入檢偏鏡光強兩暗，學習12，交流PPT，在自然光和圓偏振光的光路上插入檢偏器，檢偏器旋轉(zhuǎn)一周，在光路上插入檢偏器，屏幕光強減半。 檢測器旋轉(zhuǎn)，畫面暗淡無變化。 學習交流PPT，在部分偏振光和橢圓偏振光的光路中插入檢偏器，檢偏器旋轉(zhuǎn)1周，檢偏器旋轉(zhuǎn)1周，屏幕上的光強度為2弱，14，學習交流PPT，根據(jù)上述實驗，檢偏器能夠區(qū)別直線偏振光，但不能區(qū)別自然光和圓偏振光，也不能區(qū)別部分偏振光的自然光和圓偏振光，部分學習Polarizer Puzzle，15、交流PPT，4.3反射和折射時的偏振光，自然光在各向同性介質(zhì)界面反射、折射時，反射光

5、和折射光為部分偏振光。 反射光中垂直振動(s )比平行振動(p )多，折射光中平行振動(p )比垂直振動(s )多。 布魯斯特角與入射角之和為90，入射角等于某特定角度iB時，反射光為直線偏振光，其振動方向與入射面垂直。 這個角叫做布魯斯特角。從空氣中學習玻璃，從空氣中學習水，16，交流PPT，反射和折射時的偏振現(xiàn)象和布魯斯定律，從理論上可以推導出電磁波應該滿足介質(zhì)邊界面的邊界條件。 反射光強，17，學習交流PPT，反射光的偏振狀態(tài)與入射光的偏振狀態(tài)、入射角與介質(zhì)的折射率有關(guān)，學習作為特例的自然光入射(從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì))，18，交流PPT，19，學習交流PPT，220，因為大氣分子碰撞散射

6、，上空沒有塵埃，所以分子散射在日光中包含的7種顏色中，紫、藍光等波長因分子而散射較強，波長長的橙光、紅光等散射較弱，上空的散射光以紫、藍光等為主，綜合效果使天空呈藍色。 塵粒和水滴的尺度一般在可見光波長以上，此時的散射以米散射為主，米散射不遵循分子散射這樣的散射規(guī)律，遵循更復雜的規(guī)則，與波長無明顯關(guān)系，即使日光散射，基本上也是白光，例如白云。 22、適用于學習交流PPT、瑞穗散射、瑞穗散射散射體的標尺小于光波長。 光作用于散射體的電場可視為交變的均勻場。 入射光的激發(fā)導致分子產(chǎn)生偶極矩，輻射為偶極輻射。電偶極輻射、23、學習交流PPT、輻射光強度、自然光散射強度、輻射與入射光的夾角、24、學習

7、交流PPT、瑞利散射與米散射的比較、25、學習交流PPT、散射產(chǎn)生的沿偏振各方向的散射光為直線偏振光，原來的入射光方向及其相反方向的散射光依然為自然光， 其他方向的散射光是偏振度不同的部分偏振光，學習27、交流PPT，太陽光本身雖然不是偏振光，但通過大氣層，被大氣分子和塵埃等粒子散射后成為部分偏振光。 根據(jù)天空偏振光的圖形，能夠確定太陽的位置。 蜜蜂的偏振導航在頭蓋里。 復眼由6300只小眼睛組成，每只小眼睛有8個放射狀排列的感光細胞，蜜蜂用這些小眼睛感知天空的偏振光。 散射偏振和導航，28，學習交流PPT，4.5雙折射現(xiàn)象，29，學習交流PPT，o光(尋常光)遵守折射規(guī)律e光(異常光)，不遵

8、守折射規(guī)律。 例如，垂直入射時折射角不為零的所謂o光和e光，只在雙折射晶體的內(nèi)部的雙折射光的偏振特性，雙折射光雙方都是直線偏振光。 旋轉(zhuǎn)方解石，e光繞o光旋轉(zhuǎn)，30，學習交流PPT，光軸：光線在晶體中的方向傳播時不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，該方向稱為晶體的光軸。 與線平行的方向是方解石光軸的方向，單軸晶體：只有一個光軸(如方解石、石英)的晶體雙軸晶體：有兩個光軸(如云母、硫)的晶體，31，學習交流PPT，主截面：由光軸和晶體表面光入射點的法線構(gòu)成的平面。 主平面：晶體中的光(o光或e光)的傳播方向為晶體光軸的平面，o光的振動方向與o光的主平面垂直的e光的振動方向與e光的主平面平行。 o光和e光的主平面相

9、互平行時，兩光的振動相互垂直.如果入射面和主截面不一致，則e光線可能不在入射面內(nèi). o光的偏轉(zhuǎn)總是在入射面內(nèi)。32、交流PPT、尋常光(o光)、(1)振動面學習與自己的主平面垂直的線偏振光(2)符合折射規(guī)律和反射規(guī)律(3)沿各方向折射率相同(否)傳播速度相同，非常光(e光)、振動面與自己的主平面平行的線偏振光一般不符合折射規(guī)則，與光軸垂直折射率因方向而異，傳播速度也不同。 沿光軸方向的折射率和速度為no，與o光相同。 與光軸垂直的方向的折射率稱為ne. no和ne。 學習33、交流PPT、4.6惠英斯制圖法，稱為單軸晶體中的波面、(2)旋轉(zhuǎn)橢圓體外接球面、neno的晶體、正晶體。 學習34，交

10、流PPT，一些單軸晶體的主折射率和雙折射率，雙軸晶體的波陣面形狀更為復雜，學習35，交流PPT，是光在晶體內(nèi)傳播的波陣面，O-xyz是方解石晶體內(nèi)的三維坐標，t=0時是來自原點的光振動，t=的o光的波陣面圖是球面(2)在a點設為介質(zhì)2中的二次波面，滿足二次波面的半徑r，(3)設為二次波面的共截面DC，這是折射波的波面。 (4)從a通過接點d制作直線AD，這就是折射光。 學習、38、交流PPT、空氣、結(jié)晶，通過hyhence制圖法確定結(jié)晶中的光的傳播方向，例題1 :以負結(jié)晶方解石、光軸、入射點為中心，以1/no為半徑形成圓，以1/no為短軸，以1/ne為長軸形成橢圓，39、交流PPT、空氣、結(jié)晶

11、、 以AC/no為半徑制作41、交流PPT、空氣、方解石、光軸、結(jié)晶、例題4、42、交流PPT、4.7偏振棱鏡、尼科棱鏡、學習加拿大橡膠的e光不全反射，最后射出棱鏡。 尼科爾棱鏡：輸入自然光，輸出線偏振光，尼科爾棱鏡對入射的自然光的會聚程度有一定的限制，上下在140以下。 如果上表面向斜下方超過140，則e光全反射；下表面向斜上方超過140，o光不全部發(fā)光，o光e光全部透過尼科棱鏡。 44、交流PPT、格蘭頓森棱鏡、單色自然光、直線偏振光、e光、o光、光軸、光軸，當光垂直通過波長板時， 在波長板內(nèi)分解為o光e光，因為在晶體內(nèi)垂直傳播到波長板的后面時，o光e光有附加的相位差。 46、交流PPT、

12、交流PPT、e光、f光、f光、o光、光軸、平行光軸的振動進入波長板而成為e光，通過晶片后的相位，垂直光軸振動47、學習交流PPT，(1)全波片，入射偏振光即使通過全波片其偏振狀態(tài)也不變，(2)二分之一波片，入射偏振光即使通過二分之一波片仍為直線偏振光，但學習象限，48，交流PPT，(3)四分之一，49，學習交流PPT，學習橢圓偏振光經(jīng)過補償器后的兩偏振光間的相位差：需要學習光軸、光軸、51、交流PPT、偏振光的檢查，檢查實際接收的光，確定其偏振狀態(tài)。 /4片不僅產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光，也是檢查圓偏振光和橢圓偏振光的重要元件。 用波長板和檢偏器區(qū)分5種偏振狀態(tài)，學習52、交流PPT、53，學習

13、交流PPT、4.9偏振光的干涉、單色光的干涉，在結(jié)晶內(nèi)部o光和e光的波速不同。 透過晶片時，它們的頻率相同，有一定的相位差，但振動方向垂直。 假設、e光、o光、光軸是結(jié)晶的光軸與表面平行，直線偏振光垂直入射。 另外，在晶片之后放置另一片偏振片，將振動方向?qū)蛳嗤较?，則能夠產(chǎn)生偏振光的干涉。 (54 )、學習交流PPT、(1)兩個偏振片的偏振化方向相互正交，即，偏振片1透射光的強度，也取決于透射光的強度是相干光束本身的強度，但在正交偏振片之間晶片一周，通常4個消光位置，4 學習56、交流PPT、(2)兩個偏振片的偏振方向相互平行，即、o光和e光透過第二偏振片的振幅，通常，在正交偏振片之間旋轉(zhuǎn)晶片一周，在垂直于兩個偏振片的情況下，將此現(xiàn)象稱為光測量彈性或應力雙折射。 由于應力，材料具有正或負單軸晶體的性質(zhì)。 在這兩種情況下，等效光軸都沿著應力的方向，雙折射效果與應力成正比。 作用于材料的應力不均勻，對應的雙折射效果也不同。 使用白光時，在正交偏振片下，在施加應力的介質(zhì)內(nèi)可以看到復雜的色干涉條紋。 學習交