大学物理课件-光的反射和双折射产生的偏振

01反射和折射时光的偏振1反射和折射光的偏振2布儒斯特定律02光的双折射光的反射和双折射产生的偏振第七讲01反射和折射时光的偏振

1反射和折射时光的偏振——自然光在各向同性的两种介质表面反射和折射

光传播方向和偏振态变化——反射光和折射光均为部分偏振光当反射光与折射光的方向垂直时，反射光为线偏振光2布儒斯特定律——当反射光与折射光的夹角为900时——反射光为线偏振光，振动方向垂直于入射面反射光与折射光的夹角应用折射定律——布儒斯特入射角布儒斯特定律的应用——激光谐振腔、偏振光的输出以及偏振光的获得

3玻璃堆起偏——把许多相互平行的玻璃片组装在一起形成玻璃堆

——最后反射光和出射光均为偏振光在布儒斯特角入射时获得的反射偏振光强度较弱较强的折射光是部分偏振光

自然光从空气(n1=1.0)射入水中(n2=1.33)，再入射在玻璃(n3=1.50)表面。在水面和玻璃表面上的反射光均为线偏振光，求水面和玻璃之间的夹角。空气和水面上应用折射定律水和玻璃表面上水面和玻璃之间的夹角由几何关系可知

02光的双折射

各向同性介质中——光的速度与传播方向和偏振态无关

波面——球面或平面，传播方向与波面垂直

符合折射定律——折射光在入射面内对于给定介质，折射率为常数

各种偏振态的光均满足以上特点各向异性介质中——光的速度与传播方向和偏振态有关1晶体双折射现象双折射——自然光入射各向异性介质(方解石,石英)

在介质内部的折射光分为两束光

方解石是双折射晶体，透过方解石可以看到物体的双重影像

双折射光束特征1)两束光均为线偏振光2)遵循折射定律的一束光—o光不遵守折射定律的一束—e光——在介质中

o光和e光传播速度不一样3)出射晶体后__两束光除了振动方向不一样之外其它性质完全相同

——不再分为o光和e光

光轴——晶体中不发生双折射的方向单轴晶体——方解石石英红宝石双轴晶体——云母硫磺黄玉

主平面

——

光线和晶体光轴构成的面o光的主平面

——o光振动方向垂直于主平面e光的主平面——e光的振动方向在主平面内2单轴晶体中的波面o光和e光在晶体中的波面分别是球面和旋转椭球面正晶体(石英)e光折射率o光折射率负晶体(方解石)3晶体中波面的确定

自然光入射双折射晶体，光轴在反射和折射面内t=0时刻的波面:ACt=t时刻：o光的波面为DE,在晶体中o光的传播方向为AE根据惠更斯原理可确定o光和e光在晶体中的传播方向e光的波面为DF，在晶体中e光的传播方向为AF自然光垂直入射双折射晶体表面光轴平行于晶体的表面且与入射光垂直

t=0时刻的波面:CC’t=t时刻：o光波面为Wo,晶体中o光沿入射光方向传播e光波面为We，晶体中e光沿入射光方向传播4尼科耳棱镜——利用双折射晶体制成偏振片——取一块长度约为宽度3倍的冰洲石晶体——沿对角线切开用加拿大树胶将两块冰洲石粘接起来加拿大树胶的折射率——自然光在合适的角度入射尼科尔棱镜——o光在树胶界面发生全反射，被四周涂黑物质吸收——e光通过尼科尔棱镜

两块直角冰洲石晶体构成——

两部分光轴相互垂直5渥拉斯顿棱镜

自然光垂直于ABC光轴方向入射在晶体内部分为o光和e光传播方向一致、速度不同BD界面两光传播方向不同，出射CD界面时进一步分开o光和e光进入BCD后属性发生变化o光变成e光，e光变成o光折射率也做了交换14.4.3人为双折射现象1.光弹性效应

有些各向同性的透明材料（如塑料、玻璃等），若内部存在应力，它就会呈现出各向异性，当光入射时，也会产生双折射现象，称为光弹性效应塑料刀叉上的美丽条纹14.4.3人为双折射现象1.光弹性效应

有些各向同性的透明材料（如塑料、玻璃等），若内部存在应力，它就会呈现出各向异性，当光入射时，也会产生双折射现象，称为光弹性效应塑料刀叉上的美丽条纹2.克尔效应

有些各向同性的透明介质（如玻璃、树脂、石蜡松节油、水、硝基苯和蒸汽等），在外电场的作用下，会显示出各向异性的属性，从而产生双折射现象，称为克尔效应。14.