大学物理下册第二十四章 光的偏振 课件.ppt

纵波 振动方向对传播方向具有对称性 横波 振动方向对传播方向不具有对称性 第二十四章光的偏振 这种不对称性 称之为 偏振 光的偏振态在垂直于光传播方向的平面内 光矢量的振动状态有各种不同的方式 称为光的偏振态 光矢量 偏振 是横波与纵波的重要区别 24 1光的偏振状态 1 线偏振光 振动面 平面偏振光 分类 完全偏振光 自然光 部分偏振光 线偏振光椭圆 圆 偏振光 一 完全 偏振光 图示 或 2 椭圆偏振光和圆偏振光 椭圆偏振光 圆偏振光 面对光源观察 光矢量方向按顺时针方向旋转的 称为右旋偏振光 光矢量方向按逆时针方向旋转的 称为左旋偏振光 二 非偏振光 自然光 三 部分偏振光 部分偏振光的分解 部分偏振光 或 通光方向 偏振化方向 1 偏振片 24 2线偏振光的获得与检验 2 起偏和检偏 自然光I0 线偏振光I 偏振化方向 线偏振光I 3 马吕斯定律 马吕斯定律 消光 当 当 起偏器 检偏器 2 将P2旋转3600 透过它的光强有何变化 线偏振光透过偏振片后光强变化 将出现两明两暗 有消光现象 自然光透过偏振片后光强不变 但只有入射光强的一半 1 将P1旋转3600 透过它 P1 的光强有何变化 思考 3 判断 如何通过观察透射光强变化区分线偏振光 自然光 部分偏振光 1 强度有变化 而且有消光现象 线偏振光 2 强度没有变化 自然光 3 强度有变化 但无消光现象 部分偏振光 你能说明为什么吗 光强为I0的自然光相继通过偏振片P1 P2 P3后光强为I3 已知P1 P3 问 P1 P2间夹角多大时I3最大 解 分析 I0 I3 I1 I2 例1 1 要使线偏振光的光矢量振动方向改变900 最少需要几块偏振片 2 两块偏振片如何放置才能使透射光强度最大 最少需要两块 互成450角 思考 例 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器 在它们的偏振化方向成300角时 观测一光源 又在成600角时 观察同一位置处的另一光源 两次所得的强度相等 求两光源照到起偏器上光强之比 透过检偏器后光的强度为 按题意 即 解 令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强 透过起偏器后 光的强度分别为I1 2和I2 2 4 偏振光的应用 1 汽车车灯 2 太阳镜 3 观看立体电影 立体电影的拍摄 24 3反射和折射产生的偏振 ib 布儒斯特角或起偏角 1 反射和折射产生的偏振 自然光反射和折射后产生部分偏振光 垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 1 反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光 当光以布儒斯特角入射时 3 反射光和折射光传播方向相互垂直 2 反射光是线偏振光但光强弱 折射光是部分偏振光但光强强 2 布儒斯特定律 此时 ib 90o 例如 ib互余 n1 1 00 空气 n2 1 50 玻璃 则 由空气 玻璃 由玻璃 空气 玻璃片堆 许多玻璃片叠起来 用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度 接近线偏振光 3 应用 玻璃片堆 线偏振光 偏振镜 例题 画出下列图中的反射光 折射光以及它们的偏振状态 24 5光的双折射 1 定义 一束光入射到各向异性介质折射后出现两束折射光线的现象 一 双折射现象 2 寻常光线和非常光线 寻常光线 o光 遵从折射定律 非常光线 e光 一般不遵从折射定律 注意 e光折射线也不一定在入射面内 o光和e光都是线偏振光 二 晶体的性质 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时将不发生双折射 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 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 A 光轴 102 1光轴 78 E C D 正晶体 平行光轴截面 垂直光轴截面 负晶体 平行光轴截面 垂直光轴截面 2正晶体 负晶体 3主平面 e光振动方向在主平面内 o光振动方向垂直于主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面 光轴在入射面时 o光主平面和e光主平面重合 此时o光振动和e光振动相互垂直 一般情况下 两个主平面夹角很小 故可认为o光振动和e光振动仍然相互垂直 Review 双折射现象 1 基本概念 1 双折射 2 寻常光和非寻常光 o光振动垂直o光主平面 e光振动在e光主平面内 3 光轴 注意 是一特殊的方向 4 正晶体 负晶体 正晶体 光轴 平行光轴截面 负晶体 光轴 平行光轴截面 2 惠更斯原理作图法解释双折射现象 三 惠更斯原理在双折射现象中的应用 1 光轴平行于晶体表面 自然光垂直入射 o e光传播方向相同 但速度不同 有双折射现象 o光 e光 o光 e光 A B c t o光 e光 o光 e光 2 光轴平行于晶体表面 自然光斜入射 o t e t A B C 3 光轴平行于晶体表面且垂直于入射面 自然光斜入射 o光 e光 o光 e光 c t e t o t A B C A B 4 光轴在入射面内并垂直于晶体表面 自然光垂直入射 光在晶体内沿光轴方向传播 不发生双折射 5 光轴与晶体表面斜交 自然光垂直入射 A B o光 o光 e光 e光 6 光轴与晶体表面斜交 自然光斜入射 A B o光 o光 e光 e光 C c t 1 偏振棱镜 格兰 汤姆孙棱镜 光轴的取向使o光 e光对应的恰是no ne no 1 6584 ne 1 4864 n玻 1 655 n胶 1 655 n胶非常接近no 所以入射自然光中的垂直分量几乎无偏折射入方解石而后射入空气 但ne比n胶小 当入射角大于临界角时 入射光中的平行振动在胶合剂与方解石的界面发生全反射 透过方解石的光就为线偏振光 四 晶体偏振器件 2 晶体的二向色性和偏振片 某些晶体对相互垂直的光振动有选择吸收的性能