大学物理 光的偏振ppt课件.ppt

1 19光的偏振 19 3反射和折射起偏布儒斯特定律 19 4晶体双折射偏振棱镜 19 5椭圆和圆偏振光的获得和检验 19 6偏振光的干涉 19 2起偏和检偏马吕斯定律 19 1自然光和偏振光 19 8旋光 19 7光弹效应和电光效应 2 2 线偏振光 光的振动方向在同一平面内 只沿某一固定方向振动的光 平面偏振光 完全偏振光 一 自然光偏振光 1 自然光 非偏振光 在垂直光传播方向的平面内 光矢量大小在所有可能方向上都相等 各矢量之间没有固定的相位关系 这种光称为自然光 19 1自然光和偏振光 光波是横波 光的偏振 3 3 部分偏振光 某一方向的光振动比与其垂直方向上的光振动占优势的光 称为部分偏振光 4 椭圆偏振光和圆偏振光 频率相同 振动方向互相垂直 且有固定相位差的两列线偏振光的合振动 满足椭圆方程 合成椭圆偏振光 合成正椭圆偏振光 合成圆偏振光 合成线偏振光 4 19 2起偏和检偏马吕斯定律 起偏器 2 透振方向 偏振化方向 检偏器 当自然光照射在偏振片上时 它只让某一特定方向的光通过 这个方向叫此偏振片的透振方向 1 二向色性和偏振片 二向色性 二向色性 某些物质能吸收某一方向的光振动 而只让与这个方向垂直的光振动通过 这种性质称二向色性 5 三 马吕斯定律 一束光强为I0的线偏振光 透过检偏器的透射光强为 是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向之间夹角 起偏器 透振方向 检偏器 6 19 3反射和折射起偏布儒斯特定律 1 反射和折射起偏 折射光 部分偏振光 i0为起偏角 布儒斯特定律 满足上式反射光是垂直于入射面的完全线偏振光 折射光是部分偏振光 反射光 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 反射线与折射线垂直 7 玻片堆 玻片堆 许多玻璃片叠起来 增强反射光的强度 增强透射光的偏振化程度 折射光近似完全线偏振光 是平行于入射面振动 8 下列情况光线的反射和折射 9 19 4晶体双折射偏振棱镜 一 双折射的寻常光和非常光 寻常光 O光 满足折射定律 非常光 e光 违背折射定律 实验证明O光和e光都是偏振光 晶体光学性质简介 1 晶体的光轴 晶体内部的一个特殊方向 称晶体的光轴 光线沿这一方向传播时不发生双折射现象 方解石晶体 单轴晶体 双轴晶体 2 晶体主截面 界面的法线和光轴构成的平面 3 晶体主平面 晶体中某光线和光轴构成的平面 10 产生双折射的原因 寻常光线 O光 常量 非常光线 e光 ne为主折射率 光振动方向始终与光轴垂直 在晶体中的传播速度和折射率恒定 因而遵守折射定律 光振动方向和光轴夹角在晶体中发生变化 传播速度和折射率也随之改变 因而不遵守折射定律 11 二 惠更斯原理对双折射现象的解释 正晶体 负晶体 如石英 碳 冰 如方解石 红宝石 1 正晶体和负晶体 12 2 惠更斯作图法 A B A0 B Be O e 13 14 三 尼科尔棱镜 15 四 1 4波片和半波片 半波片 从单晶体切下来的薄片 其表面与晶体的光轴平行 1 4波片 波片 16 19 5椭圆偏振光和圆偏振光的获得和检验 利用振动方向互相垂直 频率相同的两个简谐运动能够合成为椭圆或圆运动的原理 1 4波片 正椭圆偏振光 圆偏振光 17 小结 偏振光的获得和检验 1 偏振光的获得 1 线偏振光 从自然光获得线偏振光 2 椭圆偏振光 偏振片 玻片堆 晶体 波片 尼科耳棱镜等 自然光通过起偏器和一个波片 2 检验偏振光 自然光 圆偏振光 线偏振光 部分偏振光 椭圆偏振光 18 第一步 第二步 令入射光通过偏振片A 改变A的透振方向 观察透射光强变化 观察现象 观察现象 结论 结论 有消失 线偏振光 有消失 圆偏振光 无消失 自然光 强度无变化 自然光或圆偏振光 a 令入射光依次通过1 4波片和偏振片B 改变B的透振方向 观察透光强度变化 有消失 无消失 椭圆偏振光 部分偏振光 强度有变化 但无消光 部分偏振光或椭圆偏振光 b 1 4波片的光轴方向必须与通过偏振片A的极大或极小的透振方向重合 19 Ee2和Eo2两束光频率相同 振动方向相同 相位差恒定 是相干偏振光 19 6偏振光的干涉 1 偏振光的干涉现象 2 偏振光的干涉原理 Eo Ee P1 E1 P2 Ee2 Eo2 O 光轴 电矢量的分解与合成 e 20 光屏上的合成振动振幅 强度 讨论 1 I2与 有关 2 来源 a 入射波片前的 1 设 1 0 b 波片引起的 2 c 坐标投影引起的 3 0或 21 3 当 当 时 出现消光现象 时 当 达到极大 因此 在两正交偏振片上 插入晶片厚度d或 n0 ne 不均匀 将在屏上出现类似于等厚干涉条纹图样 4 白光照射下干涉图样有彩色变化 叫色偏振 5 当 互补 22 19 7光弹效应和电光效应 1 光弹效应 2 电光效应 克尔效应 泡克耳斯效应 23 19 18旋光现象 1 晶体和溶液的旋光性 旋光现象 1 晶体 振动面旋转角度 2 液体 晶体厚度 晶体的旋光度 率 溶液浓度 旋光率 24 2磁致旋光 样品长度 磁场 费尔德常数 左旋右旋 25 偏振总结 1 起偏方法 3 马吕斯定律 4 布儒斯特定律 2 检偏方法 吸收起偏 反射 折射 晶体双折射 26 例1 一束自然光从空气射到平面玻璃上 入射角为58o 此时反射光是线偏振光 求此玻璃的折射率及光线的折射角 解 由布儒斯特定律 折射角为 27 例2 两个偏振方向正交放置的偏振片 以光强为I0的自然单色光照射 若在其中插入另一块偏振片 求 1 若透过的光强为I0 8 插入的偏振片方位角 2 若透过的光强为0 插入的偏振片方位角 3 能否找到合适的方位 使透过的光强为I0 2 4 若在其中插入一块1 4波片 其光轴与第一块偏振片的偏振方向成30 角 出射光的强度为多少 解 1 设插入的偏振片与第一块偏振片偏振方向的夹角为 则与第二块的夹角为90 自然光透过第一块偏振片后的光强为I0 2 由马吕斯定律透过第二 三个偏振片光强分别为 28 2 若I3 0 得 即插入的偏振片偏振方向应与其中的一块平行 3 若I3 I0 2 得 说明出射光强不可能为I0 2 4 设通过第一片偏振片P1的光振幅为A1 则 通过1 4玻片后 O光和e光有 2的相位差 通过第二片偏振片P2后产生附加相位差 通过