光的偏振B.ppt

第十四章光的偏振 下页 上页 结束 返回 14 1自然光和偏振光 14 3反射与折射时光的偏振 14 5光的双折射 14 7旋光现象 14 2起偏和检偏马吕斯定律 14 1自然光和偏振光 光波是横波 横波具有偏振性 1 线偏振光 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 线偏振光的表示法 下页 上页 结束 返回 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 2 自然光 自然光的光矢量在所有可能的方向上 且振幅E相等 下页 上页 结束 返回 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 3 部分偏振光 某一方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优势的光 下页 上页 结束 返回 4 圆偏振光和椭圆偏振光 偏振面随时间旋转的光为圆或椭圆偏振光 迎着光线看 光矢量顺时针旋转为右旋偏振光 下页 上页 结束 返回 起偏器叫偏振片 一 偏振片的起偏和检偏 1 偏振片 14 2起偏和检偏马吕斯定律 如利用某些物质能吸收某一方向的光振动 而让与这个方向垂直的光振动通过的性质 二向色性 制成起偏器 检偏 检验偏振光 起偏器也就是检偏器 起偏 从自然光获得偏振光 起偏原理 利用某种光学的不对称性 起偏器 起偏的光学器件 下页 上页 结束 返回 自然光I0 线偏振光I 偏振化方向 透光方向 2 起偏示意图 3 检偏 用偏振器件分析 检验光的偏振态 思考 I不变 是什么光 I变 有消光 是什么光 I变 无消光 是什么光 偏振化方向 透光方向 当偏振片旋转时 下页 上页 结束 返回 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 消光 I0 I 马吕斯定律 1809 二 马吕斯定律 下页 上页 结束 返回 例14 1P205 一光束由线偏振光和自然光混合而成 当它通过偏振片时 发现透射光的光强依赖偏振片透光轴方向的取向可变化5倍 求 入射光束中两成分的光的相对强度 解 设光束的总光强为I 其中线偏振光的强度为I1 自然光为I0 通过偏振片后 自然光的光强为I0 2 线偏振光的光强为 透射光束的最大强度和最小强度比为 下页 上页 结束 返回 解得 例14 2P206 解 至少需要两块理想偏振片如图 设入射光的光强为I0 则透射光光强为 其中P1透光轴与线偏振光的夹角为 第二块偏振片透光轴与P1透光轴的夹角为90 要使一束线偏振光通过偏振片后振动方向转过 至少需要让这束光通过几块理想偏振片 在此情况下 透射光强最大是原来光强的多少倍 当 即时 下页 上页 结束 返回 i i0时 反射光只有垂直于入射面的光振动 i0 布儒斯特角或起偏角 有 i0 r0 90O 由 且 布儒斯特定律 1812年 自然光反射和折射后产生部分偏振光 14 3反射与折射光的偏振 1 反射和折射时光的偏振 下页 上页 结束 返回 2 玻璃片堆起偏和检偏 若n1 1 00 空气 n2 1 50 玻璃 则 1 起偏 当i i0时 自然光从空气 玻璃 2 检偏 玻璃片堆 下页 上页 结束 返回 例14 4P208 如图一三棱镜 折射率n 1 50 设光在棱镜中传播时能量不被吸收 问 1 一束光强为I0的单色光 从空气入射到棱镜左侧界面折射进入棱镜 若要求入射光全部能进入棱镜 对入射光和入射角有何要求 2 若要求光束经棱镜从右侧折射出来 强度保持不变 则对棱镜顶角有何要求 解 1 即要求反射光强度为零 并且入射光只能是振动方向平行于入射面的线偏振光 入射角i01为 2 只要以起偏角入射 光将全部折射出去 强度保持不变 投射到界面AC的起偏角i02为 顶角为 下页 上页 结束 返回 14 5双折射偏振棱镜 方解石 o e 一 双折射的概念 1 双折射现象 n1 n2 i ro re 各向异性媒质 自然光 o光 e光 2 寻常光 o光 和非寻常光 e光 o光 遵从折射定律 e光 一般不遵从折射定律 e光折射线也不一定在入射面内 一束光线进入某种晶体 产生两束折射光叫双折射 下页 上页 结束 返回 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 双折射 纸面 方解石晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 双折射 纸面 方解石晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 双折射 纸面 方解石晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 双折射 纸面 方解石晶体 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射 该方向称为晶体的光轴 例如 方解石晶体 冰洲石 光轴是一特殊的方向 凡平行于此方向的直线均为光轴 3 晶体的光轴 4 主平面和主截面 主截面 晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面 主截面 如图入射时 入射面就是主截面 下页 上页 结束 返回 主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面 一般情况下 o主平面与e主平面是不重合的 实验表明 o光是光矢量与o主平面垂直的线偏振光 e光是光矢量与e主平面平行的线偏振光 当光轴在入射面内时 主截面 o主平面 e主平面都重合 下页 上页 结束 返回 二 尼科耳棱镜 自然光在AB面折射为o光和e光 o光以约76 入射到AC的加拿大树胶层上 被AC面全反射 只有e光出射 产生偏振光 由方解石切割再用树胶粘合而成 o光 而i 76 69 全反射 下页 上页 结束 返回 例题2 两尼科耳棱镜的主截面间的夹角由30 转到45 1 当入射光是自然光时 求转动前后透射光的强度之比 2 当入射光是线偏振