大学物理课件光学-5光的偏振

1、光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 光波光波是横波是横波 光的偏振光的偏振 机械横波与纵波的区别机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝光矢量光矢量振动面振动面 光矢量光矢量振动方向对传播方向的不对称性振动方向对传播方向的不对称性. .偏振偏振什么是光的偏振？什么是光的偏振？ovEH只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象. . 自然自然表示：表示：没有哪个方向的振没有哪个方向的振动占优势动占优势自然光的分解自然光的分解两分量无确定相位联系两分量无确定相位联系光矢量具有轴对称分布光矢量具有轴对称分布, ,且振幅相同且振幅相同. .偏振偏振 光矢量在一个固定的平面内，沿某

2、一固定光矢量在一个固定的平面内，沿某一固定方向振动。方向振动。表示：表示： 面对光的传播面对光的传播方向看方向看光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面部分部分 某方向的光振动比与之相垂直方向的光某方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优势振动占优势. .表示表示: :部分偏振光部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光的分解天光、湖光山色等都是部分偏振光天光、湖光山色等都是部分偏振光. .介质介质金属线栅金属线栅 微波接收机微波接收机 微波发射机微波发射机 E.H.Land E.H.Land的设想的设想: :制出一种间隔可与制出一种间隔可与光波长相比拟的光学线栅光波长相比拟的光学线

3、栅 偏振片偏振片. . 偏振片偏振片0I021I只允许某一方向光振动通过的元件只允许某一方向光振动通过的元件. . 偏振片既可作起偏器，也可作检偏器偏振片既可作起偏器，也可作检偏器. . 透明玻璃片透明玻璃片 自然光自然光 偏振光偏振光 偏振化方向偏振化方向 起检起检起偏器起偏器：改变自然光成：改变自然光成偏振光的装置。偏振光的装置。 偏振片可做起偏器，也可做检偏器。偏振片可做起偏器，也可做检偏器。 检偏器检偏器：检查光是否为：检查光是否为偏振光的装置。偏振光的装置。 用偏振片起偏用偏振片起偏, ,在忽略偏振片的吸收的情况下在忽略偏振片的吸收的情况下 出射光强出射光强021II 讨论讨论IP待

4、检光待检光I 不变不变是什么光？是什么光？ I 变，有消光变，有消光是什么光？是什么光？ I 变，无消光变，无消光是什么光？是什么光？ 入射光可能是自然光、线偏振光或部分偏振光，入射光可能是自然光、线偏振光或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？如何用偏振片来区分它们？ 怎样检验光的偏振态？怎样检验光的偏振态？ 光強不变光強不变是什么光？是什么光？ 怎样检验光的偏振态？怎样检验光的偏振态？ 怎样检验光的偏振态？怎样检验光的偏振态？ 光強变化光強变化, ,有消光有消光是什么光？是什么光？ 讨论讨论02 I0II 0I0 I起偏起偏器器 1P检偏器检偏器 2P21/ PP21PP 0I02 I一般情

5、况下一般情况下 I =？马吕斯马吕斯 0I 0AI1=？1A2A 201cosII cosAA01 202101AAII 思考思考1P0 I21PP 2P3P你能说明为什么吗你能说明为什么吗？反射折反射折1 1、部分偏振光的获得、部分偏振光的获得 iir部分部分偏振光偏振光自然光自然光反射光是垂直入射面振动较强的部分偏振光反射光是垂直入射面振动较强的部分偏振光, ,折射光是平行入射面振动较强的部分偏振光折射光是平行入射面振动较强的部分偏振光. .完全完全2 2、完全偏振光的获得和布儒斯特定律、完全偏振光的获得和布儒斯特定律 当入射角当入射角 满足满足下面条件时，反射下面条件时，反射光成为完全偏

6、振光光成为完全偏振光，其光振动垂直入，其光振动垂直入射面；折射光仍为射面；折射光仍为部分偏振光：部分偏振光：或或其中其中 称为起偏振角或布儒斯特角。称为起偏振角或布儒斯特角。i0i0r0推论推论当入射角为当入射角为起偏振角时，反起偏振角时，反射光线和折射光射光线和折射光线互相垂直。线互相垂直。由折射定律有由折射定律有i0r0i0思考思考1n1n2nbi平行玻璃板上表面平行玻璃板上表面反射光是偏振光反射光是偏振光. .12nntgib 21nnitgb ？注意：上表面的折射角注意：上表面的折射角等于下表面的入射角等于下表面的入射角 bbinin sinsin21090 bbiibbinin si

7、ncos21通常玻璃的反射率只有通常玻璃的反射率只有7.5%7.5%左右，要以反射左右，要以反射获得较强的偏振光，你有什么好主意？获得较强的偏振光，你有什么好主意？bi 下表面的反射光是下表面的反射光是否也是偏振光？否也是偏振光？！=玻璃堆玻璃堆讨论讨论0i0i0iiii讨论讨论讨论下列光线的反射和折射（起偏角讨论下列光线的反射和折射（起偏角 ）. .应用应用汽车防炫光贴膜汽车防炫光贴膜橱窗设计橱窗设计立体电影立体电影汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜防止对面来的灯光耀眼防止对面来的灯光耀眼（C C）用偏光镜消除了用偏光镜消除了反射偏振光反射偏振光

8、 使使玻璃门内的人物玻璃门内的人物清晰可见清晰可见（A A）玻璃门表面的玻璃门表面的反光很强反光很强（B B）用偏光镜减弱用偏光镜减弱了反射偏振光了反射偏振光橱窗设计橱窗设计立体电影立体电影拍摄：拍摄：双折射双折射一、双折射现象一、双折射现象1）两束折射光是光矢量振动方向垂直的线偏振光）两束折射光是光矢量振动方向垂直的线偏振光;2）其中一束折射光遵守折射定律，称为寻常光）其中一束折射光遵守折射定律，称为寻常光（o光）光）；另一束不遵守折射定律，称为非；另一束不遵守折射定律，称为非寻常光寻常光（e光）。光）。o光光e光光方解石方解石二、方解石晶体的双折射二、方解石晶体的双折射光轴光轴 光沿着该方

9、向传播，不产生双折射现象。光沿着该方向传播，不产生双折射现象。 “光轴光轴”是一是一特殊的特殊的“方向方向”,不是指一条不是指一条直线，凡平行于此方向的直线均为光轴。直线，凡平行于此方向的直线均为光轴。主截面主截面 光轴与晶体表面法线构成的面。光轴与晶体表面法线构成的面。o光光e光光o光振动方向垂直主截面；光振动方向垂直主截面；e光的振动在主截面内光的振动在主截面内oe例例光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体光光光光双双折折射射方解石方解石 晶体晶体散射散射(1)(1)散射光的产生散射光的产生(2)(2)散射光的偏振散射光的偏振太阳光的散射太阳光的散射 散射光散射光 (自然光自然光)zx ey入射自然光入射自然光 B 散射光散射光(部分偏振光部分偏振光) 散射光散射光 (线偏振光线偏振光) 散射光散射光 (线偏振光线偏振光)西西东东南南北