物理chapPPT学习教案

1、会计学1物理物理chap光波：交变电磁场在空间传播HESP.61cxtHHcxtEEcoscos00第1页/共39页平面电磁波有如下性质： (1) ， 和 都与传播方向相垂直； EH(2) 与 互相垂直，并与能量传播方向满足右螺旋关系；即 HESEH (3) 和 的振动同相位； HE (4) 和 的振幅成比例，波线上同一点瞬时值之间满足同样的比例；即EH0000HErr (5) 电磁波传播速度 ,真空中 ,与真空中的光速相同。1uc 100 第2页/共39页光矢量： 引引起起视视觉觉和和感感光光作作用用:E光振动：周周期期性性变变化化大大小小、方方向向随随ttE: )()cos(0tEE光波：

2、交变电磁场在空间传播HES第3页/共39页偏振： 波振动对传播方向非对称分布纵波：非偏振横波：偏振区分二者的标志第4页/共39页偏振光自然光完全偏振光部分偏振光线(平面)偏振光椭圆偏振光圆偏振光1.自然光每个光波列: 横波 偏振一束光: 由于光振动方向的随机性,统计结果:各种取向的光矢量振幅相等光普通光源发光：第5页/共39页xyz. . . . . . . . . . .正交分解：一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动第6页/共39页2. 线偏振光光振动只有一个确定方向（只有一个振动面）3. 椭圆偏振光4. 圆偏振光光矢量旋转，其端点轨迹为截面是 的螺旋线椭圆圆. . . . . .AA第

3、7页/共39页5.部分偏振光自然光+线偏振光光振动在某方向上占优势. . .原理:利用光在两种介质界面上的反射和折射双折射利用光在各向异性介质中的传播偏振片第8页/共39页：晶体的二相色性：只让某一方向振动的光通过，而吸收其它方向的光振动。：得到振动方向与偏振化方向相同的线偏振光I0021I偏振片(吸收)起偏E吸收通过长链状分子第9页/共39页部分偏振光入射：自然光与线偏振光叠加0I自然光入射偏振片021II 偏振片20cosII 0I线偏振光入射:光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 马吕斯定律 ：cos1AA 22210cosAAIII0IA1A2A第10页/共39页起偏器（偏振片、尼科耳等

4、）同时可作为检偏器：旋转检偏器，观测出射光强的变化情况第11页/共39页每旋转检偏器一周，出射光光强不变入射光为自然光（或圆偏振光）两次最强、两次消光线偏振光两次最强、两次最弱，无消光部分偏振光（或椭圆偏振光）, 00II 23,20I第12页/共39页解: 1.0NMI，设设入入射射光光强强为为偏偏振振化化方方向向平平行行为为初初态态、以以出射光强:)2cos1 (41cos21020IIII021I223o:图中，M为起偏器，N为检偏器，自然光垂直入射360NM. 1转转不动，不动，2.M、N固定，偏振化方向 互相垂直。在MN间放入 偏振片C, C转动360。曲曲线线分分别别画画出出IMN

5、I0021I20cos21I第13页/共39页2. 以M、C 偏振化方向平行为初态)4cos1 (162sin81)2(coscos2020220IIIIMNCI0021I20cos21I)2(coscos21220II081I223o2第14页/共39页 1) 一束光强为I0的自然光通过两个偏振化方向成60o的偏振片后，光强为021I041I081I0161I020208160cos21cos21III0I021I20cos21I第15页/共39页2)的的线线偏偏振振光光组组成成，和和强强度度的的自自然然光光由由强强度度一一束束部部分分偏偏振振光光可可视视为为21II，求求出出射射光光强强。

6、、让让它它连连续续通通过过偏偏振振片片21PP1I2I221cos21II 2221cos)cos21( II第16页/共39页3) 要让一束线偏振光的振动方向旋转90至少要几块偏振片？如何放置？)2(coscos220I220sincos I2sin4120I出射光强最大：041I,45 时时当当至少两块偏振片，如图放置：220cosI0I第17页/共39页n1n2i0i0 一般情况下得部分偏振光n1n2i)(/ 折折射射光光仍仍为为部部分分偏偏振振光光当入射角i0满足时120arctannnii反射光为线偏振光（）只只折折射射不不反反射射:/又反射又折射又反射又折射:：i自然光入射反射光

7、垂直分量与平行分量比例随i变第18页/共39页由120sinsinnnisincos0i120tannni 20i反射线与折射线垂直i0：布儒斯特角(起偏振角)120tannni 布儒斯特定律n1n2i0i0第19页/共39页 光以i = i0角入射，通过玻璃片堆折射.自然光入射 i0线偏振光 线偏振光折射光：近似线偏振光( )（垂直振动成分一次次被反射掉）反射光：线偏振光()第20页/共39页1)0ii 120arctgnni1n2ni1n2ni0i1n2n0i1n2n1n2n0i1n2ni第21页/共39页光密光疏0ii 120sinnni 无折射线in1n2120tannni 折射线与反

8、射线垂直光密光疏0ii i0n1n2第22页/共39页方解石晶体光进入各向异性介质时，介质中出现两条折射光线。象折射现方解石晶体双纸面折射现12e光o光第23页/共39页:遵守折射定律，在入射面内恒量恒量0sinsinni:不遵守折射定律，一般不在入射面内恒量恒量enisinsinO、e光均为线偏振光：ei eOO第24页/共39页原因：晶体各向异性相同相同在各方向传播速率在各方向传播速率0u恒量恒量00ucn不不相相同同在在不不同同方方向向上上eu恒量恒量eeucn几个重要概念(1)晶体的光轴：晶体内的特殊方向该方向上euu 0垂直于该方向差别最大与euu0晶体内沿光轴方向传播的光不发生双折

9、射单轴晶体双轴晶体正晶体负晶体分类：第25页/共39页非光轴方向:eennuu00,eennuu00,正晶体负晶体正晶体 uo ue负晶体 uo ue光轴光轴uoue*uoue o光波面：球面 e光波面：椭球面光轴方向相切)(eouu 第26页/共39页(2)晶体的主截面：光轴与晶面法线组成的平面入射线在主截面内时，两条折射线均在主截面内(3)光线的主平面：折射光与光轴构成的平面它的主平面它的主平面光振动光振动 o它它的的主主平平面面光光振振动动 /e一般，二者主平面不重合o、e光振动不垂直第27页/共39页特例：当入射光在主截面内时入射面主截面o、e光主平面重合光轴入射线o光 e光在同一平面

10、 用惠更斯原理解释双折射主截面主截面光光主截面主截面光光/eo二者互相垂直第28页/共39页 波面上的每一点均为发射子波的波源，这些子波的包络面即新的波阵面成功：可解释衍射成因，用几何法作出新的波面， 推导反射、折射定律不足：不能定量说明衍射波的强度分布障碍物入射波衍射波第29页/共39页(1)自然光垂直入射晶面o, e光不重合(a)第30页/共39页o, e光重合无双折射(b)第31页/共39页o, e光同方向,但有光程差，有双折射。(c)第32页/共39页(2)自然光斜入射晶面e , o光不重合(d)(e)第33页/共39页小结：第34页/共39页练习： 用方解石切割成正三角形的棱镜，光轴

11、与三角形截面垂直，当自然光以i角入射时，e光在棱镜内折射线与棱镜底边平行，求入射角i，并画出o光的传播方向和光矢量振动方向。)66.1,49.1(oenn解: (1)e光折射角:o30sinsininesinsineni 745. 05 . 049. 148i ie 光轴第35页/共39页(2) 对O光onisinsin4488. 066. 1745. 0o67.26作图中O光折射线三角形截面与光线主平面垂直O光矢量垂直于其主平面O光矢量在三角形截面内 e光矢量垂直于三角形截面 ie 光轴o第36页/共39页练习：ABCD为一块方解石的一个截面，AB为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线。光轴方向在纸面内且与AB成一锐角 ，如图所示。一束平行的单色自然光垂直于AB端面入射。在方解石内折射光分解为o光和e光，o光和e光的（ ）(A) 传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直(B) 传播方向相同，电场强度的振动方向不互相垂直(C) 传播方向不同，电场强度的振动方向互相垂直(D) 传播方向不同，电场强度的振动方向不互相垂直ABCD第37页/共3