光学第三章光的偏振

1、光学第三章光的偏振第1页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一一.非偏振光(自然光)没有优势方向自然光的分解自然光的表示法：1 光的偏振状态在垂直于其传播方向的平面内每一个光矢量都可以分解为x、y 方向分量注意：以上两相互垂直的分振动无固定相位关系第2页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一1、线偏振光E播传方向振动面线偏振光的表示法：光振动垂直板面光振动平行板面垂直光的传播方向的平面内二.完全偏振光EEyEx yx第3页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光2.圆偏振光, 椭圆偏振光三. 部分偏振光部分偏振光某一方向振

2、动强于其他方向部分偏振光的表示法：平行纸面的光振动较强垂直纸面的光振动较强部分偏振光的分解部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合第4页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一2 线偏振光的获得与检验一 起偏 起偏：从自然光获得偏振光 起偏器: 起偏的光学器件自然光I0线偏振光 IP偏振化方向 (透振方向) 偏振片的起偏:第5页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一二. 马吕斯定律(线偏振光入射偏振片)I0IPP E0E=E0cos马吕斯定律（1809）消光三. 检偏用偏振器件分析、检验光的偏振态旋转一周2明2暗自然光部分偏振光?第6页，共37页，2022年，5月

3、20日，3点56分，星期一例1. 三个偏振片 P1、P2与P3 堆叠在一起，P1 与 P3 的偏振化方向相互垂直，P2 与 P1 的偏振化方向间的夹角为 30 。强度为 I0 的自然光垂直入射到偏振片 P1，并依次透过偏振片 P1、P2 与 P3，若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光强为：（A）（B）（C）（D）C第7页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一例2. 有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度 w 绕光传播的方向顺时针旋转，如图所示。设入射自然光的光强为I。, 通过

4、这一系统后，出射光的光强为何？第8页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一第9页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一例3. 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，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 (A) 1/2 ; (B) 1/5; (C) 1/3; (D) 2/3.第10页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一3 反射和折射光的偏振一. 反射和折射时光的偏振i0:起偏角或布儒斯角i0 +r0 = 90O 布儒斯特定律n1n2iir自然光反

5、射和折射后产生部分偏振光n1n2i0i0r0线偏振光起偏振角第11页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，则：二. 玻璃片堆起偏i0玻璃片堆(线偏振光)(接近线偏振光)互余第12页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一4 光在晶体中的双折射(自学） 方解石oeeo一. 双折射的概念1. 双折射n1n2irore(各向异性媒质)自然光o光e光2.寻常光和非寻常光o光 : 遵从折射定律e光 : 一般不遵从折射定律e光折射线一般在入射面内。o光和e光都是线偏振光双折射的本质是o光和e光的折射率不同，传播速度不

6、同o光在入射面内第13页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一3. 晶体的光轴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。例如，方解石晶体(冰洲石)AB光轴102 光轴是一特殊的方向,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：有两个光轴的晶体单轴晶体方解石，石英，红宝石云母，硫磺，蓝宝石第14页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一vot光轴光轴vetvoto光:e光: n0 ，ne称为晶体的主折射率 根据n0 ，ne的关系可分为正、负晶体4. 光在单轴晶体内的波面 正晶体 : ne no，如石英负晶体 : ne

7、 no，如方解石第15页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一5. 单轴晶体的主平面主平面：单轴晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的主平面o光光轴o光的主平面振动方向主平面振动方向主平面只有光轴在入射面内时，o、e光的主平面以及入射面重合在一起第16页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一当光沿光轴方向入射晶体时，不发生双折射现象当光垂直光轴方向入射晶体时，o光、e光沿同一方向传播，但速度不同 e oe o光轴晶体 e oe o光轴晶体发生了双折射现象第17页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一偏振片的应用 眼镜、车灯、玻璃非

8、偏振光线偏振光光轴电气石晶片二向色性作业：5.2 习题指导： 4； 5； 7看典型例题声波是否也有偏振现象？能否利用两片声波偏振片制作消音装置？为什么？ 第18页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一偏振片的应用 眼镜、车灯、立体电影声波是否也有偏振现象？能否利用两片声波偏振片制作消音装置？为什么？ 第19页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一1.自然光以 60 的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知： B （A）折射光为线偏振光 30 ；（B）折射光为部分偏振光，折射角为30 ；（C）折射光为线偏振光，折射角不能确定； （D）折射光为部分偏

9、振光，折射角不能确定；第20页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一2.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面 2 的反射光 B （A）光强为零；（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。第21页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一3.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180 时透射光强度发生的变化为: B （A）光强单调增加；（B）光强先增加，后又减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D

10、）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。第22页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一4.一束光强为 I0 的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成 45 角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为： B （A）（B）（C）（D）第23页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一5.使一光强为I0的线偏振光先后通过两个偏振片P1和P2 .P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是a 和90则通过这两个偏振片后的光强I是: C (B) 0.(A)(C)(D)(E)第24页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星

11、期一6.如图，P1、 P2为偏振化方向间夹角为a的两个偏振片。光强为I0的平行自然光垂直入射到P1表面上，则通过P2的光强I= 。若在P1、 P2之间插入第三个偏振片P3 ，则通过P2的光强发生了变化。实验发现，以光线为轴旋转P2 ，使其偏振化方向旋转一角度q后，发生消光现象，从而可以推算出的P3偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角a = 。（假设题中所涉及的角均为锐角，且设a a ）II0P1P3P2第25页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一7.自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是（A）在入射面内振动的完全偏振光。（B）平行于入射面的振动占优势的部分偏振

12、光。（C）垂直于入射面振动的完全偏振光。（D）垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光. C 第26页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一8.如图所示，一束自然光入射到平玻璃板上，已知其上表面的反射光线1为完全偏振光。设玻璃板两侧都是空气，标明各反射、折射光线的偏振情况。nn0n012第27页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一9.请将下列各图中反射光及折射光的偏振态画出来。图中i0 = tg-1 n2n1 ii0 第28页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一 拍摄玻璃窗内的物体时，用偏振片去掉反射光的干扰 第29页，共37页，2022年，5月

13、20日，3点56分，星期一n1n2n3用波长为 的单色光垂直照射如同所示的劈尖膜（ ）观察反射光干涉。（1）从劈尖顶开始算起，第二条明条纹中心所对应的膜厚度，第五条暗纹中心所对应的膜厚度（2）相邻二明纹所对应的薄膜厚度之差是多少第30页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一在双缝干涉实验中，若单色光源 S 到两缝 S1,S2 距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中 O 处，现将光源 S 向下移动到示意图中的 S 位置，则：（A）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变；（B）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大；（C）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大；（D）中央明条纹向上移动，且条

14、纹间距不变。 D 作业 4 习题指导P66 22第31页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一(A) P点处仍为明条纹。(B) P点处为暗条纹。(C)不能确定P点处是明条绞还是暗条纹。 (D)无干涉条纹。B在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹若将缝S2盖住，并在S1 S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射镜M，如图所示，则此时第32页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一在双缝干涉实验中，波长 =5500 的单色平行光垂直入射到缝间距d =210-4m 的双缝上，屏到双缝的距离 D = 2m 求：(1)中央明纹两侧的两条第 10 级明纹中心的间距;(2

15、)用一厚度为 e=6.6 10-6m 、折射率为 n=1.58 的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处 ?解:(1) (2)覆盖玻璃后,零级明纹应满足: 第33页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一设不盖玻璃片时,此点为第k级明纹，则应有所以零级明纹移到原第 7 级明纹处.第34页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一用波长为入的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹，距顶点为L处是暗条纹。使劈尖角连续变大，直到该点处再次出现暗条纹为止。劈尖角的改变量是_。第35页，共37页，2022年，5月20日，3点56分，星期一8.用波长为 的单色光照射空气劈