偏振原理及应用ppt课件.ppt

机械横波与纵波的区别 机械波穿过狭缝 一 横波与偏振现象 2 实验 取一根软绳 一端固定在墙上 手持另一端上下抖动 就在软绳上形成一列横波 现在 让软绳穿过一块带有狭缝的木板 如果狭缝与振动方向平行 则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧 图甲 如果狭缝与振动方向垂直 则振动就被狭缝挡住而不能向前传播 图乙 如果将这根绳换成细软的弹簧 前后推动弹簧形成纵波 则无论狭缝怎样放置 弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧 如下图 受上面实验的启发 我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波 偏振片由特定的材料制成 它上面有一个特殊的方向 叫做透振方向 只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片 偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板 来做光学实验 点击下图观看动画演示 当只有一块偏振片时 以光的传播方向为轴旋转偏振片 透射光的强度不变 当两块偏振片的透振方向平行时 透射光的强度最大 但是 比通过一块偏振片时要弱 当两块偏振片的透振方向垂直时 透射光的强度最弱 几乎为零 3 产生上述现象的原因 1 太阳 电灯等普通光源发出的光 包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光 而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同 这种光叫做自然光 2 自然光通过第一个偏振片 叫做起偏器 之后 只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过 也就是说 通过第一个偏振片的光波 在垂直于传播方向的平面上 只沿着一个特定的方向振动 这种光叫做偏振光 横波只沿着某一个特定的方向振动 称为波的偏振 只有横波才有偏振现象 3 通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片 称为检偏器 时 如果两个偏振片的透振方向平行 那么 通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行 透射光的强度最大 4 如果两个偏振片的透振方向垂直 那么 偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直 偏振光不能通过第二个偏振片 透射光的强度为零 所以 光是一种横波 三 偏振光的获取 问题 如何从普通光源中取得偏振光呢 方法 1 偏振片法 2 反射折射法 检偏 方法 1 用起偏器获取偏振光 光的偏振现象并不罕见 除了从光源 如太阳 电灯等 直接发出的光以外 我们通常看到的绝大部分光 都是偏振光 自然光射到两种介质的界面上 如果光入射的方向合适 使反射光与折射光之间的夹角恰好是90 这时 反射光和折射光就都是偏振的 并且偏振方向互相垂直 1 一般入射角的情况反射光折射光都是部分偏振光 反射光中垂直入射面振动占优折射光中平行入射面振动占优 方法 2 布儒斯特定律 2 特殊入射角的情况 1 两光偏振状态反射光 完全偏振光折射光 部分偏振光 2 反射光线与折射光线垂直 起偏角或布儒斯特角 入射角满足 3 布儒斯特定律 光在两各向同性介质表面入射时如果入射角与两介质折射率存在下述关系 反射光成为只有垂直振动的线偏振光这就是布儒斯特定律 四 偏振光的应用光的偏振在科学技术及工业生产中有着广泛的应用 比如在机械工业中 利用偏振光的干涉来分析机件内部应力分布情况 这就是光测弹性力学的课题 在化工厂里 我们可以利用偏振光测量溶液的浓度 偏光干涉仪 偏光显微镜在生物学 医学 地质学等方面有着重要的应用 在航海 航空方面则制出了偏光天文罗盘 1汽车车灯汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时 为了避免双方车灯的眩目 司机都关闭大灯 只开小灯 放慢车速 以免发生车祸 如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片 而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角 那么 司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光 而看不到对面车灯的光 这样 汽车在夜间行驶时 即不要熄灯 也不要减速 可以保证安全行车 另外 在阳光充足的白天驾驶汽车 从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光 常会使眼睛睁不开 由于光是横波 所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的 因此 只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光 2 观看立体电影在拍摄立体电影时 用两个摄影机 两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛 它们同时分别拍下同一物体的两个画像 放映时把两个画像同时映在银幕上 如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面 就可以使观众得到立体感 为此 在放映时 两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片 两个偏振片的偏振化方向相互垂直 观众戴上用偏振片做成的眼镜 左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同 右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同 这样 银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察 在人的脑海中就形成立体化的影像了 偏光镜头立体电影 光的偏振现象有很多应用 如在拍摄日落时水面下的景物 池中的游鱼 玻璃橱窗里的陈列物的照片时 由于水面或玻璃表面的反射光的干扰 常使景像不清楚 如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片 让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直 就可以减弱反射光而使景像清晰 偏振现象的应用 拍摄 C 用偏光镜消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见 A 玻璃门表面的反光很强 B 用偏光镜减弱了反射偏振光 橱窗设计 本堂课小结一 光的偏振态自然光 线偏振光 部分偏振光二 线偏振光