物理自感光和偏振光

物理自感光和偏振光1第一页，共三十七页，2022年，8月28日二.自然光：表示方法：传播方向在垂直于光传播方向的平面内，光矢量在所有可能的方向上，没有一个方向比其他方向更占优势，具有这样特征的光称为自然光。说明：自然光的两个互相垂直的光振动之间无固定的周相关系。两个光振动各具有自然光的总能量的一半。2第二页，共三十七页，2022年，8月28日三、线偏振光光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动垂直板面（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）3第三页，共三十七页，2022年，8月28日四、部分偏振光在与传播方向垂直的平面内，光矢量沿各方向振动的概率均等,但各方向光矢量的振幅不等。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··五右旋椭圆偏振光左旋圆偏振光4第四页，共三十七页，2022年，8月28日一.起偏和检偏起偏：检偏：把自然光变为偏振光的装置叫起偏器用来检验光的偏振状态的装置叫检偏器1.

偏振片将自然光变成线偏振光的过程叫起偏检验光的偏振状态的过程叫检偏将有二向色性的物质涂在玻璃上，能吸收某一方向的光振动,让与这个方向垂直的光振动通过二向色性:晶体对互相垂直的两个光振动有选择吸收的性质偏振化方向:让光振动通过的方向(透光轴):14.2起偏和检偏马吕斯定律5第五页，共三十七页，2022年，8月28日:起偏器:检偏器一般情况下

I=？消光6第六页，共三十七页，2022年，8月28日二.马吕斯定律(1)内容：式中α是线偏振光的光振动方向和检偏振器偏振化方向之间的夹角强度为I0的线偏振光，透过检偏振器后，透射光的强度(不考虑吸收)为(2)证明：asin0Aacos0A设线偏振光的振幅为A0,光强为I0.透过检偏振器后光强为I7第七页，共三十七页，2022年，8月28日讨论：(1)当α=0,1800时,

I=I0两个光强最大位置(2)当α=900,2700时,I=0两个消光位置(3)当α为其它值时,0<I<I0(4)检偏时，旋转，观察透过的光强：，则为线偏振光a.若：光强由明

暗

明变化为自然光c.若：光强不变化，则b.若：光强只是强弱变化

,无消光,则为部分偏振光8第八页，共三十七页，2022年，8月28日。检偏器旋转一周，屏上光强两强两弱。部分偏振光9第九页，共三十七页，2022年，8月28日偏器旋转一周，光强两亮两暗线偏振光10第十页，共三十七页，2022年，8月28日光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋转，屏上亮暗无变化。自然光11第十一页，共三十七页，2022年，8月28日14-3

反射和折射时光的偏振自然光部分偏振光反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光一

反射和折射时光的偏振态12第十二页，共三十七页，2022年，8月28日反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一特定值i0且满足这时反射光成为线偏振光。自然光线偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角二。布儒斯特定律以布儒斯特角入射时，反射光线和折射光线垂直13第十三页，共三十七页，2022年，8月28日平行玻璃板上表面和下表面的反射光都是偏振光以布儒斯特角入射平行玻璃板时下表面的入射角也是布儒斯特角14第十四页，共三十七页，2022年，8月28日玻璃片堆当玻璃片足够多时，透射光也成为偏振光，偏振化方向与反射偏振光的垂直通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要以反射获得较强的偏振光，你有什么好主意？15第十五页，共三十七页，2022年，8月28日例1：画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。16第十六页，共三十七页，2022年，8月28日例2一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度的最大值是最小值的5倍，求入射光中自然光与线偏振光的强度之比。解：设：则：得：17第十七页，共三十七页，2022年，8月28日例3.光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3，光强变为I0/8，已知P1

P3，问：P1、P2间夹角为何？解：P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I218第十八页，共三十七页，2022年，8月28日例4.自然光强度I0，连续通过4块偏振片，相邻两块偏振片偏振化方向夹角30°，忽略光的吸收，求：透射光强度。解：19第十九页，共三十七页，2022年，8月28日例5.已知某种不透明媒质的布儒斯特角求：该种媒质的折射率？由布儒斯特定律利用此方法可以测量不透明媒质的折射率。解：20第二十页，共三十七页，2022年，8月28日寻常光

非常光各向异性方解石晶体双折射现象14.4光的双折射

1.双折射现象(1)o光、e光特征①O光:始终在入射面内,并遵守折射定律。e光:一般不在入射面内,不遵守折射定律。注意：寻常、非常指光在折射时是否遵守折射定律，o光、e光也只在晶体内部才有意义。21第二十一页，共三十七页，2022年，8月28日光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体22第二十二页，共三十七页，2022年，8月28日光光双折射当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转纸面方解石晶体23第二十三页，共三十七页，2022年，8月28日光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体24第二十四页，共三十七页，2022年，8月28日光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体25第二十五页，共三十七页，2022年，8月28日②③④eo在入射角时o光、e光在晶体中具有不同的传播速度o光：说明：o光的传播速度在各个方向是相同的e光：说明：e光的传播速度在各个方向是不相同的o光、e光都是线偏振光e光不沿原来方向传播o光沿原来方向传播

26第二十六页，共三十七页，2022年，8月28日(2)描述晶体特征的术语①②③晶体的光轴与晶体表面法线所构成的平面。实验：o光振动

垂直于o光的主平面e光振动

平行于e光的主平面晶体中的方向，双轴晶体：云母、硫磺光轴:沿此方向o、e光速度相同—无双折射单轴晶体：石英、方解石主平面:主截面:晶体中某条光线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····27第二十七页，共三十七页，2022年，8月28日自然光部分偏振光线偏振光小结一、光的偏振态二、获得线偏振光的方法1.偏振片的起偏马吕斯定律2.反射和折射光的偏振玻璃片堆反射28第二十八页，共三十七页，2022年，8月28日光的偏振习题课单元检测题---选择题1、一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此光束为轴旋转偏振片，测得透射光的强度最大值是最小值的5倍，那么入射光中自然光与线偏振光的光强比值为：已知如图：解：透射光强度：1、A29第二十九页，共三十七页，2022年，8月28日解：布儒斯特定律。2、C2、自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃平面上，反射光是：(A)在入射面内振动的完全线偏振光(B)平行于入射面振动占优势的部分偏振光(C)垂直于入射面振动的完全线偏振光(D)垂直于入射面振动占优势的部分偏振光30第三十页，共三十七页，2022年，8月28日3、自然光以60o的入射角照射到某两种媒质交界面时，反射光为完全线偏振光，则知折射光为：(A)完全线偏振光且折射角为30o

(B)部分偏振光且只是在该光由真空到折射率为的介质时，折射角是30o

(C)部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角(D)部分偏振光且折射角为30o

布儒斯特定律：折射光为部分偏振光，3、D解：31第三十一页，共三十七页，2022年，8月28日1、两个偏振片叠放在一起，强度为I0的自然光垂直入射其上，不考虑偏振片的吸收与反射，若通过两个偏振片后的光强为

I0/8，则此两偏振片的偏振化方向的夹角是________，若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两片的偏振化方向夹角相等，则通过三个偏振片后的透射光的强度为_____________。单元检测题---填空题解：(1).(2).32第三十二页，共三十七页，2022年，8月28日解：2、如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1

和n2

的两种介质的交界面上，发生反射和折射，已知反射光是完全线偏振光，那么折射角

r

的值为_______________。33第三十三页，共三十七页，2022年，8月28日3、假设某一介质对于空气的临界角是45o，则从空气射向此介质时的布儒斯特角是______________解：在晶体内部，o

光和e光沿光轴的传播速度相等。4、在双折射晶体的内部，有某种特定方向称为晶体的光轴，光在晶体内部沿光轴传播时，___光和___光的传播速度相等。解：34第三十四页，共三十七页，2022年，8月28日若使光波通过一种特制的镜片，只允许某一种特定振动的光波通过，这种特制的镜片就称为“偏光镜”。

彩色立体电影的效果是利用光的偏振现象形成的。立体电影利用一左一右两架摄像机同时拍摄同一景物，放映时使用两架放映机，各套上一个偏振镜，把两个偏振光的影像同时放映在银幕上，两个偏振光的振动方向互成直角。

观众观看立体电影时戴上特制的偏光镜，其左右两镜片透过的偏振光振动方向互相垂直，能通过左眼的偏振光就不能通过右眼，反之亦然。因此，左眼的镜片只允许左方摄像机的影像通过，而右眼的镜片只允许右方摄像机的影像通过，于是在眼前就会出现立体效果。35第三十五页，共三十七页，2022年，8月28日立体视觉和立体画原理

36第三十六页，共三十七页，2022年，8月28日在五、六十年代的欧美国家，曾经流行看一种“立体镜”。实际上是这样一种镜子。它能使左眼和右眼分别看到两张照片，这两张照片是用两部照像机，置于双眼的位