大学物理光的偏振

理学院：李明明,光的偏振（Polarizationoflight）,看立体电影时，为什么要带一副特制的眼镜？,为了清楚地拍摄到橱窗内的物体，为什么在镜头前加一个特殊的光学元件？,光的波动性,机械横波与纵波的区别：,机械波穿过狭缝,光的偏振.,光的干涉、衍射?,光波是横波?,11-10光的偏振马吕斯定律,一.光的偏振性Polarization,1.光波是电磁波-横波,2、光波中参与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动,光的偏振态可以分为三类:,完全偏振光,自然光,部分偏振光,4.1、自然光（naturallight）,发光的随机性,发光的间歇性,光矢量E的振动在任何方向上没有任何一方占优势。,一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,4.2、线偏振光(linearlypolarizedlight）,光矢量只在某一固定的方向振动的光,线偏光,线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解:,4.3、部分偏振光：,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。,表示法：,光波既不是完全偏振光,也不是自然光,而是两者的混合,光矢量E的振动在某一方向占优势。,偏振光在科学研究等领域获得极为广泛的应用,但是普通光源发出的光是自然光,通过什么途径来获得线偏振光?,问题？,1、偏振片（Polaroid）:,二、偏振片起偏和检偏,作用：用于产生偏振光和检验光的偏振性。,偏振片：能够将自然光变为线偏光的元件。只允许某一方向的光振动通过。,偏振片的作用机制：,（2）二向色性晶体。,（1）分子型：含有传导电子的聚合物高分子链,偏振片的偏振化方向：,有一特殊方向P：凡光振动与P平行的，几乎全部通过；,重要结论:,1）自然光通过偏振片变为线偏振光；,2）自然光通过偏振片光强：,光振动与P垂直的几乎全部被吸收，P方向叫做偏振化方向,2、起偏和检偏：,如何判断一种光是自然光、线偏振光、部分偏振光？,起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。,检偏：检查入射光的偏振性。,消光：透过偏振片的光强为零的现象。,I有变化,最小值为零(消光)是什么光？,I有变化,但最小值不为零，是什么光？,I不变，是什么光？,慢慢旋转检偏片,观察透过偏振片的光的光强I如何变化？,自然光,线偏振光,部分偏振光,蓝天白云,如何拍摄蓝天下的白云？,制成立体眼镜，可观看立体电影。,三、马吕斯定律（Maluslaw)法国物理学家,线偏振光垂直入射到偏振片上，透过的光强如何计算？,马吕斯定律（180）,讨论：,3、其它位置光强将有所减弱。,1、线偏振光通过偏振片光振动方向发生了旋转！,消光,4、自然光通过偏振片后，光强减半。,例题、一束光是自然光和线偏振光的混合,当它通过一偏振片时发现透射光的强度取决于偏振片的取向,其强度可以变化5倍,求入射光中两种光的强度各占总入射光强度的几分之几？,解:,设入射混合光强为I，其中线偏振光强：xI，自然光强：(1-x)I,最大透射光强:,最小透射光强:,线偏振光占总入射光强的2/3,自然光占1/3,11-11反射和折射光的偏振,反射和折射：使入射的自然光产生一定程度的偏振化！,实验表明：,反射光与折射光垂直：,当入射角满足一定条件时？反射光为线偏振光:,有反射光干扰的橱窗,加偏振镜消除了反射光的干扰,光的偏振的应用,软X射线多层膜偏振光的产生与应用！,前沿发展,讨论光线的反射和折射(起偏角),玻璃堆起偏器,问：为什么最后出射角是？,最新发展与前沿：,、软X射线多层膜偏振光的产生与应用！,、偏振片薄膜化研究与液晶显示方面的应用！,、偏振显微镜对人体生物球晶的检测，预测疾病！等等,应用：,、偏振显微镜探矿等；,、偏光天文罗盘等！,、汽车头灯防眩目装置？,小结,3、掌握马吕斯定律。,4、了解反射和折射光的偏振性、掌握布儒斯特定律。,1、了解光的偏振性，光的偏振态的分类！,2、了解偏振片，掌握偏振片的起偏和检偏。,练习：如图所示，两偏振片的透偏振方向间的夹角为，光源为自然光源。1、求通过第二个偏振片的光强。2、如果在两偏振片之间插入第三个偏振片，问它们的夹角如何选取才能使最后透过的光强最大？,1、求通过第二个偏振片的光强?,如果第三个偏振片的偏振化方向与前两个偏振片的偏振化方向之间夹角相等时，最后透过的光强最大。,2