物理老师-下册第17章

大学物理学北京交通大学2015-2016第一学期张福俊102:022Flashtrackingthekeypointsoflastlecture可能是主极大暗纹在两个主极大之间共有_______条暗纹。在两个主极大之间共有_______条次极大。缺级出现位置：asin=±k'λ单缝中央明纹内多光束干涉主极大的条数?可观察到主极大的最高级次?定义光栅的分辨本领：02:02§17-6偏振光的产生和检验17-6-1自然光偏振光17-6-2反射起偏和折射起偏17-6-3起偏和检偏17-6-4双折射现象本节内容：302:02什么是偏振性？

按照波的振动方向与波传播的方向的关系，可以将波分为横波和纵波。光的干涉和衍射现象都证明了光是一种电磁波。光是横波还是纵波？

对横波而言，当狭缝与振动方向垂直时，波不能通过狭缝，当狭缝与振动方向平行时，波能完全通过狭缝，这个特性称为偏振性。利用偏振性就可以检验光是横波还是纵波了。

对于纵波而言，波总是可以完全通过狭缝。实验发现：光通过某些狭缝后光强有明显的衰减。402:02一.完全偏振光1.线偏振光（linearlypolarizedlight）17-6-1自然光偏振光·面对光的传播方向看

光矢量只沿垂直于波线方向的一个固定方向作振动的光波，称为线偏振光。光矢量与波线组成的平面称为振动面，由于偏振面只有一个，且保持不变，也称为面偏振光。Ezxy表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面502:02右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光0y

yx

z传播方向

/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E2.圆偏振光（circularlypolarizedlight）和椭圆偏振光（ellipticlypolarizedlight）特点：光矢量的端点绕光波的传播方向作螺旋形旋转602:02

圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差为某个确定值的两个线偏振光的合成。反之，线偏振光则可以看成是两束频率相同、相位相同、振幅相同、传播方向亦相同的左、右旋圆偏振光的合成。相位差/2或3/2x

y

yx·x，y振幅相同，相位差不等于0，和2/2，，3/2702:02二.自然光（naturallight）自然光的表示法：没有优势方向自然光的分解

一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。···非相干802:02三.部分偏振光(partialpolarizedlight)表示法：

自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分偏振光。

最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合，天空的散射光和水面的反射光就是这种部分偏振光。分解非相干平行板面的光振动较强········垂直板面的光振动较强它可以分解如下：902:02四.偏振度（degreeofpolarization）

Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度It—部分偏振光的总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度完全偏振光（线、圆、椭圆）

P=1自然光（非偏振光）

P=0部分偏振光

0<P<1偏振度：1002:02由自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器件叫“起偏器”。17-6-2反射起偏和折射起偏它是利用晶体的二向色性起偏。1928年,一位19岁的美国大学生（E.H.Land）发明了一种由自然光获得线偏振光的平面片状器件，称为偏振片，通常用P表示。xyzz线栅起偏器

入射电磁波起偏原理类似于金属（导线）线栅起偏器：只有振动方向与导线垂直的电磁波能通过。1102:02IMM'SRR'iiIMM'SRR'光在介质界面反射时有偏振现象,入射角任意时,如下图

当入射角为一定值时,反射光为完全偏振,此时入射角为iB,称为布儒斯特角。布儒斯特定律线偏振光非完全偏振光反射起偏1202:02起偏振角·····n1n2i0i0r0线偏振光····由折射定律和布儒斯特定律有i0+r0=90O例：若n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)玻璃→空气°==

18’5600.150.1

0i空气→玻璃°==

42’3350.100.1

0i互余1302:02S玻璃片堆可做起偏器折射起偏—玻璃片堆(透射光接近完全线偏振光强度几乎50%)(反射光是完全线偏振光强度几乎50%)1402:021.测量不透明介质的折射率。利用布儒斯特定律2.在拍摄玻璃窗内的物体时，加偏振片可去掉反射光的干扰。偏振片的应用：未加偏振片加偏振片后3.制成偏光眼镜，可观看立体电影。4.若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，可以避免汽车会车时大灯光的晃眼。1502:02

实验告诉我们:自然光通过偏振片起偏,在忽略偏振片的吸收的情况下，出射光强把聚乙烯醇薄膜加热，并沿一个方向拉长，再浸入碘溶液中，使碘原子附着在长分子上形成一条条长“碘链”，就制成了偏振片。PI0I0/2

只有与碘链垂直方向的光振动能通过偏振片，该方向称为起偏方向，或通光方向。（下图虚线）

碘链相当于导线，碘原子中的自由电子可以沿碘链自由运动。17-6-3起偏和检偏1602:02——

马吕斯定律证明：如右图当线偏振光通过旋转的偏振片P后，光强有什么变化？PE0E=E0cos

当偏振片的偏振化方向与线偏振光的振动方向相同时，透过偏振片的光强最大，当两个方向垂直时，透射光的光强最小（为零）。线偏振光光强I1,透过检偏振器光强I2,振动方向与偏振片的偏振化方向夹角1702:02思考题：

设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？以光线为轴转动P:I不变—？I变，有消光—？I变，无消光—？上述办法能区分出自然光和圆偏振光吗？能区分出部分偏振光和椭圆偏振光吗？自然光线偏振光部分偏振光I?P待检光1802:02例1：光强的调制。在偏振化方向正交的起偏器M和检器N

之间，插入一片以角速度旋转的理想偏振片P，入射自然光强为I0,试求由系统出射的光强是多少？四明四暗t=00,900,1800,2700时，输出光强为零。t=450,1350,2250,3150时,输出光强为

•••解:利用偏振片P的旋转可调制光信号1902:02例2：一束自然光与平面偏振光混合，当旋转偏振片时，它通过偏振片时发现透射光的强度可以变化5倍，求入射光中两种光强度之比？解：设入射光中自然光的强度为I1,平面偏振光为I2,由题意，透射光的强度变化范围为：2002:02例题3：一束自然光强度为I0，连续通过三个偏振片P1，P2，P3，它们的偏振化方向为P1垂直P3，P2与P3的夹角为θ，当出射光强度为入射光强度的3/32。求P2与P3的夹角是多少？例题4：某种透明介质对于空气的临界角（全反射）等于45度，光从空气射向此介质时的布儒斯特角———。2130゜

02:02作业17.34，17.35

，17.362202:02解:光栅方程屏幕上的线距离x3=f3=3.86mm例4：一光栅每厘米刻痕500条,钠光的两条谱线(1=589.0nm、2=589.6nm)，求正入射时第3级中两线分开的角距离?若透镜焦距f=2m，其线距离多大?对光栅方程式取微分得:2302:02

例5：有两光栅，光栅A的光栅常量dA=2μm，光栅宽度WA＝4cm；另一光栅B的光栅常量dB=4μm,光栅宽度WB＝10cm，现有波长为500nm和500.01nm