波动光学PPT课件

1 5 1光的偏振现象及马吕斯定律 自然光 一般光源发出的光中 包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等 轴对称 这样的光叫自然光 自然光以两互相垂直的互为独立的 无确定的相位关系 振幅相等的光振动表示 并各具有一半的振动能量 各光矢量间无固定的相位关系 二互相垂直方向是任选的 2 偏振光 线偏振光 部分偏振光 某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光 光振动只沿某一固定方向的光 3 二 偏振片起偏与检偏 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 偏振片 涂有二向色性材料的透明薄片 偏振化方向 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偏振化方向 4 检偏 5 三 马吕斯定律 1880年 马吕斯定律强度为的偏振光通过检偏振器后 出射光的强度为 6 例1有两个偏振片 一个用作起偏器 一个用作检偏器 当它们偏振化方向间的夹角为时 一束单色自然光穿过它们 出射光强为 当它们偏振化方向间的夹角为时 另一束单色自然光穿过它们 出射光强为 且 求两束单色自然光的强度之比 解设两束单色自然光的强度分别为和 经过起偏器后光强分别为和 经过检偏器后 7 8 若在间变化 如何变化 9 入射面入射光线和法线所成的平面 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 折射光部分偏振光 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 理论和实验证明 反射光的偏振化程度与入射角有关 光反射与折射时的偏振 5 2反射和折射时光的偏振 10 1 反射光和折射光互相垂直 11 2 根据光的可逆性 当入射光以角从介质入射于界面时 此角即为布儒斯特角 12 对于一般的光学玻璃 反射光的强度约占入射光强度的7 5 大部分光将透过玻璃 13 讨论下列光线的反射和折射 起偏角 14 一 双折射现象 一束自然光射入晶体后 分成两束折射光的现象 e光 o光 5 3光的双折射现象 15 寻常光 o光 服从折射定律 沿各方向的光的传播速度相同 各向折射率no相同 为偏振光 非常光 e光 不服从折射定律 沿各方向的光的传播速度不相同 各向折射率ne不相同 为偏振光 16 1 光速 光轴 折射率 光速 o光 e光的传播速度不同 e光各方向的光速不同 o光各方向的光速相同 光轴 o光 e光的光速相同的方向 其它方向上 e光的折射率介于no ne之间 光轴是一个方向 折射率 在垂直于光轴的方向上 o光为no e光为ne 称为主折射率 17 2 o光 e光的偏振 o光 e光都是偏振光 o光 e光的振动方向相互垂直 o光 e光是相对的 3 双折射晶体 单轴晶体 方解石 石英等 双轴晶体 云母 硫磺等 二 尼科耳棱镜 利用双折射与全反射定律 18 例题 如图所示透明介质 的三个交界面相互平行 一束自然光由 入射 证明 若 交界面和 交界面上的反射光都是线偏振光 则必有n2 n3 19 解 由布儒斯特定律和折射顶律得 20 1 马吕斯定律以公式来表示为 式中是线偏振光的振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角 是 自然光的光强B 线偏振光的光强C 部分偏振光的光强D 透过检偏器后透射光的光强 2 设有自然光入射 当两偏振片的偏振化方向之间的夹角由30 变为45 时 则通过检偏器后船身光的强度之比为 3 2B 2 3C 1 3D 3 21 线偏振光B 自然光C 部分偏振光D 线偏振光 3 一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片 且此两偏振片的偏振化方向成45 角 若不考虑偏振片的反射和吸收 则穿过两个偏振片后的光强I为 B C D 4 一束光线由空气射向玻璃 没有检测到反射光 那么入射光 22 5 光强为的自然光垂直通过两个偏振片 它们的偏振化方向之间夹角为60 设偏振片无吸收 则出射光强与入射光强之比为 1 8B 3 4C 1 4D 3 8 23 1 利用光在两种媒质分界面上 和 或利用光在各向异性晶体中的 和 均可从自然光中获得线偏振光 通常使用的偏振片就是利用晶体的 制成的 尼科耳透镜也是获得线偏振光的仪器 它主要利用晶体对光的 现象 反射 折射 二向色性 二向色性 双折射 双折射 二 填空题 24 2 偏振片既能作起偏器 也能作检偏器 以偏振片作检偏器时 若以入射光为轴线转动偏振片 当入射光为自然光时 则透射光强 当入射光为线偏振光时 透射光强由 到 周期性地变化 不变 明 暗 暗 明 3 一束平行的自然光 以60 角入射到玻璃表面上 若反射光束是完全偏振的 则透射光束的折射角是 玻璃的折射率是为 30 1 73 25 4 两个偏振片堆叠在一起 其偏振化方向相互垂直 若一束强度为的线偏振光入射 其光矢量振动方向与第一偏振片偏振化方向夹角为 则穿过第一偏振片后的光强为 穿过两个偏振片后的光强为 零 26 5 当光线自空气向折射率n 1 5的玻璃而反射时 其偏振角为 6 自然光入射到方解石晶体上产生两条线偏振光 即O光和e光 它们在晶体内的传播速度一般 其中不遵循折射定律 不同 e光 27 1 一束光由自然光和线偏振光混合组成 当光束通过一理想的旋转偏振片时发现透射光的强度取决于偏振片的取向 且透射光的相对强度可以从1变化到5 求入射光束中两种光的强度各占入射光强度的几分之几 解 设自然光的光强为I0 线偏振光的为I线 取相对强度最大则 有 三 计算题 28 证明 可知某一时刻 插入的偏振片与两片的夹角分别为和 透射光强度为 2 两个正交的偏振片之间插入另一个偏振片 并以角速度旋转 以光强稳定的自然光入射 证明透射光被调制 调制频率为转动频率