大学基础物理电子教案：3光的偏振

1、第23章 光的偏振,第23章 光的偏振,习题课,23.1 光波的偏振状态,23.2 二向色性偏振,23.3 反射偏振和玻璃片堆,23.4 双折射偏振,23.5 椭圆偏振光,卷首页,大学基础物理（3）电子教案,23.6 偏振光的干涉,23.7 人为双折射和旋光现象,23.1 光波的偏振状态,横波的偏振性 五种偏振态 获得线偏光 的常用方法,23.1.1 横波的偏振性,1.横波与纵波的区别,轴对称性实例,2.偏振振向对于传播方向的不对称性,23.1.2 五种偏振态,1.线偏振光,23.1 光波的偏振状态,章首页,2.圆偏振光,E|= 常量,方向绕传播方向匀,角速的转动的光波,顺时针为右旋，逆时针为

2、左旋,3.椭圆偏振光,E 的大小和方向都在有规律的,变化， E 的末端在垂直于传播,方向的平面内投影点的轨迹为,椭圆的光波,章首页,23.1 光波的偏振状态,横波的偏振性 五种偏振态 获得线偏光 的常用方法,4.自然光,5.部分偏振光,于外界的作用造成各个振向,光矢量对于传播方向完全对称的,光波，其效果可用两个互相垂直,自然光在传播过程中，由,上的强度不等的光波,位相没有关联的线偏振光来代替,章首页,23.1 光波的偏振状态,横波的偏振性 五种偏振态 获得线偏光 的常用方法,偏振度,23.1.3 获得线偏振光的常用方法,1.机械波的偏振检验,2.获得线偏振光的常用方法,二向色性,反射或玻璃片堆

3、,双折射,3.起偏器和检偏器,章首页,23.1 光波的偏振状态,横波的偏振性 五种偏振态 获得线偏光 的常用方法,二向色性 偏振片的作用 马吕斯定律,23.2 二向色性偏振,23.2.1 二向色性,1.二向色性,23.2 二向色性偏振,3.偏振化方向（,2.偏振片,1.起偏器,23.2.2 偏振片的作用,2.检偏器,检验入射光是否为线偏振光,若入射光为线偏振光，可确,定其振动方向,章首页,23.2.3 马吕斯定律,章首页,23.2 二向色性偏振,二向色性 偏振片的作用 马吕斯定律,实验现象 布儒斯特定律 玻璃片椎,1. 一般地，R（反射光）和R（折,23.3 反射偏振和玻璃片堆,23.3 反射

4、偏振和玻璃片堆,射光）都是部分偏振光,23.3.1 实验现象,章首页,23.3.2 布儒斯特定律,1.表述,章首页,23.3 反射偏振和玻璃片堆,实验现象 布儒斯特定律 玻璃片椎,3. 的偏振解释,E/、E的S(或t)不相同，且,与i有关。一般地 SS/,数值01之间,均为部偏光,当i=i0时，S/=0,1S0. R为振向垂直于入射面的,线偏振光,t/=1, 1t0, 仍为部分偏振光,章首页,23.3 反射偏振和玻璃片堆,实验现象 布儒斯特定律 玻璃片椎,布儒斯特定律可用电磁理论导出的菲涅耳公式严格证明(p93,时， 求,例23.1：已知普通玻璃，当,的相对光强,章首页,23.3 反射偏振和玻

5、璃片堆,实验现象 布儒斯特定律 玻璃片椎,23.3.3 玻璃片堆,1.问题的提出,2.获得线偏光的原理,3.实用价值,补1,章首页,23.3 反射偏振和玻璃片堆,实验现象 布儒斯特定律 玻璃片椎,23.4 双折射偏振,23.4.1 基本现象与概念,1.双折射现象,光学性质为各向异性的介质,2.寻常光(o光)和非常光(e光,23.4 双折射偏振,基本现象与概念 双折射的解释 双折射棱镜,章首页,3.晶体光学的几个基本概念,正晶体,4. o光和e光的性质,光轴（晶体内 或 的方向,单轴晶体 双轴晶体,主截面 主平面,线偏振光：e光振向在它的主平面内，o光振向垂直,于它的主平面(主要讨论：四面重合,

6、在晶体内部, 定值, 为变值；在光轴方向,垂向 最大,章首页,23.4 双折射偏振,基本现象与概念 双折射的解释 双折射棱镜,负晶体,23.4.2 用惠更斯原理解释双折射,1.晶体中o光和e光的波面,2.晶体中o光和e光的播向的,光轴与晶面斜交角,确定(以方解石为例,章首页,23.4 双折射偏振,基本现象与概念 双折射的解释 双折射棱镜,光轴与晶面垂直=0,光轴与晶面平行=/2,设晶体的厚度为d，o光和e光通,过d出射后，将产生光程差为,章首页,23.4 双折射偏振,基本现象与概念 双折射的解释 双折射棱镜,23.4.3 双折射棱镜,加拿大树胶 对 光全反射临界角,用途,1.渥拉斯顿棱镜,AB

7、C和ADC中， 光播向分析,ADC中， 光出射后播向分析,2.尼科耳棱镜,镜中 光播向分析方解石,章首页,23.4 双折射偏振,基本现象与概念 双折射的解释 双折射棱镜,23.5 椭圆偏振光,23.5.1 实验装置,1.晶片,光轴与晶面平行，厚度为d的双折射晶体,2.获得椭圆偏振光的装置,1.晶片中o、e光的振幅和位相差,23.5 椭圆偏振光,实验装置 定量分析,章首页,23.5.2 定量分析,2.光振动的合成 波片,1)两个同频率振向垂直简振合成的回顾,章首页,23.5 椭圆偏振光,实验装置 定量分析,2)光振动的合成,全波片及其作用,合振动为线偏振光，其振动面与E1相同,章首页,23.5

8、椭圆偏振光,实验装置 定量分析,线偏振光经过全波片后，仍为线偏振光，振向不变,章首页,23.5 椭圆偏振光,实验装置 定量分析,1/2波片及其作用,合振动为线偏振光，其振动面相对于E1顺时针旋转了2,于E1顺转2,线偏振光经过1/2波片后，仍为线偏振光，振向相对,1/4波片及其作用,章首页,23.5 椭圆偏振光,实验装置 定量分析,仍为原线偏振光，一般情况下,结论：线偏振光经过1/4,当=/4时为圆偏振光,当=0，/2，3/2时,波片后，变为正椭圆偏振光,为斜椭圆偏振光,章首页,23.5 椭圆偏振光,实验装置 定量分析,23.6 偏振光的干涉,23.6.1 实验装置,23.6.2 定量分析,2

9、3.6 偏振光的干涉,实验装置 定量分析 光波偏振态,章首页,1.干涉加强和减弱的条件,2.讨论,章首页,实验装置 定量分析 光波偏振态,23.6 偏振光的干涉,第3次作业 习题31,33,39,42 预习24.12,章首页,实验装置 定量分析 光波偏振态,23.6 偏振光的干涉,例3.2：设A垂直B，C为1/4波片，且 =/4,问在视场P处的光强I为多 少？若A与B不垂直，则又如何,仅用检偏器B无法确定入射光是自然光还是圆,偏振光,结论,章首页,实验装置 定量分析 光波偏振态,23.6 偏振光的干涉,23.6.3 光波偏振态检验法,3.部分偏振光与椭圆偏振光的检验,2.自然光与圆偏振光的检验

10、,1.线偏振光的检验,23.6 偏振光的干涉,章首页,实验装置 定量分析 光波偏振态,23.7.1 光弹性效应,23.7 双折射偏振和旋光现象,透明的各向同性的介质在机械应力作用下,显示出光,学上的各向异性光弹性效应。实验指出：不管是压力,还是张力，其有效光轴都在应力方向上，并且所引起的,双折射与应力p成正比, 即,章首页,23.7 人为双折射和旋光现象,光弹性效应 电致双折射 磁致双折射 旋光现象,用机械应力作用发生协变,23.7.2 电致双折射一电光效应,二硫化碳 三氯甲烷,用强电场作用发生分子电矩定向排列,1. 克尔效应,发现于1875年，某些各向同性的透明介质在外加电,场的作用下为各向异性, 其光轴在电场方向上,设n/和n分别为在外加电场后光矢量平行和垂直电,场方向时的折射率,章首页,光弹性效应 电致双折射 磁致双折射 旋光现象,23.7 双折射偏振和旋光现象,23.7.3 磁致双折射一磁光效应,2. 泡克耳斯效应,发现于1893年，有些晶体、特别是,压电晶体，在加了电场后也能改变其各向异性的性质,泡克耳斯效应是线性的，只存,在于没有对称中心的晶体中,用强