光的偏振-激光.ppt

第二十一章光的波动性 四 光的偏振激光 1 引入 在纵波中 振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上 在横波中 振动方向总是垂直于波的传播方向 但不同的横波 振动方向可以不同 例如一列横波沿水平方向传播 质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动 也可能沿着左右方向振动 也可能沿着任何其他方向振动 当然 对于一个确定的横波 它的振动方向是确定的 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 4 光的偏振的应用 从第十九章我们知道 电磁波是横波 电磁波中电场强度E和磁感应强度B的振动方向都与电磁波的传播方向垂直 实验指出 光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的 因此常将E的振动称为光振动 在与光波传播方向垂直的平面内 光振动的方向可以沿任意的方向 光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光 光振动沿着特定方向的光就是偏振光 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 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 加偏振片 未加偏振片 激光的特点 相干性好 频率相同 很纯的单色平行度好 发散很小亮度高 范围小能量集中 自科学家从1960年研究出激光以来 两次因激光获得诺贝尔物理学奖 16次应用激光获得诺贝尔物理学奖 激光物理实验 激光 CD片和CD机 激光测距 激光瞄准 激光游戏 激光显微镜下的细胞 激光水幕电影 长春激