第21章-光的偏振.ppt

21.1自然光和偏振光,一、横波的偏振性,振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。,偏振:波的振动方向相对传播方向的不对称性。,光矢量振动面,各向光振动无固定相位关系。,三、偏振光,（1）线偏振光：光矢量只沿一个固定方向振动,振动面：光振动方向与传播方向构成的平面,（2）部分偏振光：,一方向光振动较另方向占优势。,线偏振光与自然光的混合,一、偏振片,偏振片：能吸收某一方向光振动，让与其垂直的光振动通过的一种透明薄片。,偏振化（通光）方向：,允许通过的光振动方向。,偏振片用途：“起偏”和“检偏”,21.2由介质吸收引起的光的偏振,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,.,.,.,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,自然光,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零,起偏器,检偏器,（1）自然光强I。线偏振光,I=I。/2,（2）线偏振光强I。线偏振光,I=?,（3）部分偏振光线偏振光,光强不变无消光,有两次消光现象,有两次极大极小,偏振片,偏振片,偏振片,二、马吕斯定律,马吕斯定律,偏振片的应用很多，例如：,作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的,反射光。,制成偏光眼镜，可观看立体电影。,作为许多光学仪器中的起偏和检偏装置。,例1:已知自然光通过两个偏振化方向相交60的偏振片，透射光强为I1，今在这两偏振片间再插入一与前两个偏振化方向均夹30角的偏振片，则透射光强为多少？,解：,例2：一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转动可以变化到五倍。求入射光中自然光和线偏振光的强度各占入射光强度的几分之几？,解：,设入射光强度I0=I10(自然光强度)+I20(线偏振光强度),通过偏振片后：,例题3一束自然光入射到互相重叠的四块偏振片上，每块偏振片的偏振化方向相对前面一块偏振片沿顺时针(迎着透射光看)转过300角，问：入射光中有百分之几透过这组偏振片（不计偏振片对光的吸收）?,解:设入射光的光强Io,透过四块偏振片后的光强分别I1，I2，I3和I4.,第一块偏振片起起偏作用，只透过沿偏振化方向振动的光，所以有:,射入第二块偏振片的光为线偏振光，根据马吕斯定律I2为:,即入射光的21能透过偏振片组.,同理可得I3和I4为:,自然光,部分偏振光,部分偏振光,部分偏振光,自然光,线偏振光,玻璃片堆：,布儒斯特角,线偏振光,用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度。,由图可知,解:由布儒斯特定律,一、双折射现象寻常光和非常光,对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。,寻常光线(o光)-遵守折射定律,非常光线(e光)-不遵守折射定律,o光和e光都是线偏振光。,21.4由双折射引起的光的偏振,光,光,当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石晶体,光,光,双折射,当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转,纸面,方解石晶体,光,光,当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石晶体,光,光,当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石晶体,二、晶体的光轴与光线的主平面,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。,“光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。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,主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。,o光的振动面垂直于o光的主平面,e光的振动面在e光的主平面内,主截面：由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面。,1.如果从一平静的水面反射出来的太阳光是完全偏振的,则太阳的仰角(如图)大致等于_;反射光中的E矢量的方向应为_。,水面,仰角,太阳,2.一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强的变化过程。若入射光是_，则将看到光强不变；若入射光是_,则将看到明暗交替变化,有时出现全暗;若入射光是_,则将看到明暗交替变化,但不出现全暗.,3.应用布儒斯特角可以测介质的折射率.今测得此介质的起偏振角i=56o,该介质的折射率为_.,自然光,偏振光,部分偏振光,垂直,4.一束光强为Io的自然光垂直穿过两个偏振片,此两偏振片的偏振化方向成45o角,若不考虑偏振片的反射和吸收,则穿过这两个偏振片后的光强I为A.B.C.D.,5.自然光以60o的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全偏振光,则推断折射光为A.完全偏振光且折射角是30o.B.部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质时,折射角是30o.C.部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角.D.部分偏振光且折射角是30o.,7.一束自然光自空气射向一块平板玻璃,设入射角等于布儒斯特角io,则在界面2的反射光A.是自然光B.是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面C.是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面D.是部分偏振光,8.一束光是自然光和线偏振光的混合光,让它垂直通过一偏振片,若以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值的5倍,那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为A.1/2B.1/5C.1/3D.2