光的偏振.ppt

第一节 光的偏振性 马吕斯定律 第二节 反射光和折射光的偏振 第三节 双折射 偏振棱镜 第四节 旋光现象,第一节 光的偏振性 马吕斯定律,光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能完全断定光是纵波还是横波。,光的偏振现象从实验上清楚地显示出光的横波性，这一点与光的电磁理论的预言一致。,偏振光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。,一、横波的偏振性,振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。,偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。,光矢量 振动面,光的偏振态: 光矢量在与光传播方向垂直的 平面内的振动状态。,二、自然光与偏振光,一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,自然光的表示法：,光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。,1. 自然光,2.线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）,光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。,线偏振光的表示法：,3.部分偏振光,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。,部分偏振光的表示法：,起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。,检偏：检查入射光的偏振性。,三、偏振片的起偏和检偏,将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。,偏振片：吸收某方向光振动，而与其垂直方向的光振动能通过 的装置,偏振化方向：能通过光振动的方向,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,.,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,自然光,线偏振光,起偏器,检偏器,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,四、 马吕斯定律,为线偏振光的振动方向与检 偏器的透光轴方向之间的夹角。,如果入射线偏振光的光强为I0 ，透过检偏器后，透射光的光强I为,证明:,根据波动理论,光强与振幅的平方成正比,入射光强:,透射光强:,讨论：,或 时, 光强最强,或 时, 光强最强,【例题13-1】自然光垂直射到互相平行的两个偏振片上，若（1）透射光强为透射光最大光强的三分之一；（2）透射光强为入射光强的三分之一；则这两个偏振片的偏振化方向的夹角为多少？,解：设自然光的光强为 ，通过第一个偏振片以后，光强 为 ，因此通过第二个偏振片后的最大光强为 。根 据题意和马吕斯定律有,（1）,解得,（2）,解得,【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？,解: 分析,I0,I3=I0/8,I1,I2,第二节 反射光和折射光的偏振,反射和折射产生的偏振,i0 布儒斯特角或起偏角,自然光反射和折射后产生部分偏振光,i0+=90o 时，反射光为线偏振光,布儒斯特定律,线偏振光,玻璃片堆起偏和检偏,玻璃片堆,线偏振光,入射自然光,有反射光干扰的橱窗,在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰,【例题13-3】已知某材料在空气中的布儒斯特角， 求它的折射率？若将它放在水中（水的折射率为 1.33），求布儒斯特角？该材料对水的相对折射率是多少？,解:设该材料的折射率为 n ，空气的折射率为1,放在水中，则对应有,所以：,该材料对水的相对折射率为1.2。,方解石,一、双折射现象,1.双折射,e 光,2. 寻常光和非寻常光,寻常光 - 遵从折射定律，简称 o 光,非常光 - 不遵从折射定律，简称 e 光,（出现两束折射光线的现象）,O光,线偏振光,第三节 双折射 偏振棱镜,3. 晶体的光轴,当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。,光轴,光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。,单轴晶体：只有一个光轴的晶体,双轴晶体: 有两个光轴的晶体,4. 主平面,(光的传播方向与晶体光轴构成的平面),e光,光轴,o光,光轴,一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为o 光振动和e 光振动相互垂直,(o光振动垂直o 光主平面),(e 光振动在e 光主平面内),二、 晶体偏振器,1. 尼科耳棱镜,2. 渥拉斯顿棱镜,两种棱镜得到的偏振光质量非常好，但棱镜本身价格很高，因而使用较少。,负晶体,vo,o光,ve,加拿大树胶,ve,vo,第四节 旋光现象,1. 实验装置,偏振片1,偏振片2,2. 实验结果,从石英晶片出射的是偏振光，振动面旋转了一个角度。石英晶片具有旋光性。,有两类旋光物质，即左旋光物质和右旋光物质。,屏,石英晶片,天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度 与光经过旋光物质的厚度 l 成正比,其中称为旋光率，与旋光物质的性质、温度及入射光波长有关。,对于有旋光性的溶液， 还与溶液的浓度 成正比,35,量糖术,对旋光