大学物理课件：10_7光的偏振现象

1、大学物理学,第十章 波动光学,光栅衍射：光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的 综合效果。,缺级现象,最高级次满足,X射线的衍射：,一、光的偏振态,波的振动相对于传播方向的不对称性，称作波的偏振性。,光是横波，光也具有偏振现象。,1、 自然光,二、常见的偏振态,表示：,2、 部分偏振光,某一方向的光振动比与之相垂直方向的光振动占优势的光。,表示：,3、 偏振光,只含有单一方向光振动的光叫做偏振光。也称为线偏振光、平面偏振光、完全偏振光。,表示：,普通光源发出的光。包含着各个方向的光矢量，在 所有可能的方向上的振幅都相等的光叫自然光。,光传播时，光矢量绕着传播方向旋转。若迎着光的传播方向看去，光矢

2、量端点的轨迹是一个圆，为圆偏振光。 若光矢量端点的轨迹是一个椭圆为椭圆偏振光。,4、圆偏振光和椭圆偏振光,偏振片：把具有二向色性的物质涂在两个玻璃片之间制成 一种用于起偏和检偏的光学元件 偏振片。,透振方向：偏振片上允许通过的光振动方向称为偏振片的偏 振化方向。或称为偏振片的透振方向。,二向色性：某些材料对某一方向的光振动全部吸收，允许与 之垂直的光振动通过， 这种性质称为二向色性。,二、偏振片 马吕斯定律,1、偏振片及透振方向,2、偏振片的起偏和检偏,起偏：由自然光获得偏振光的过程称为起偏。,检偏：用于鉴别光的偏振状态的过程称为检偏。,产生起偏作用的光学元件称为起偏器。,用于检偏的光学元件称

3、为检偏器。,3、马吕斯定律,一束光强为 的线偏振光，透过检偏器以后，透射光强为：, 马吕斯定律,为线偏光的振动方向 与透振方向的夹角。,一束光强为 的自然光透过检偏器，透射光强为：,例题1 光强为 I 0 的自然光通过两透振方向夹角为45 的偏振片，最后透射光强为多少？,解,故经第二偏振片后，光强变为：,经第一偏振片后，光强变为：,例题2 强度为 I a 的自然光与强度为 I b 的线偏振光混合而成一束 入射光， 垂直照射到一偏振片上，如以入射光的传播方向为轴旋转偏 振片时，出射光出现的最大值与最小值之比为n，求：I b / I a 与 n 的关系,解,由题意知：,则有：,即：,1、反射光与折

4、射光的偏振,2）反射光是垂直入射面振动较强 的部分偏振光。,3）折射光是平行入射面振动较强 的部分偏振光。,实验发现：,1）自然光入射到两种介质的分界面上时，反射光和折射光 都成为部分偏振光。,2、布儒斯特定律：,实验和理论证明：,三、布儒斯特定律,1）折射光和反射光的传播方向相互垂直。,其中：n 1 和 n 2 分别为两种 介质的折射率；i 0 称为 布儒斯特角或 起偏角。,证明：,2）反射光虽然是完全偏振光，但光强较弱； 折射光是部分偏振光，光强却很强。,说明：,3、玻璃片堆,1、利用反射和折射时的偏振可以做起偏和检偏。,四、应用：,2、测不透明介质的折射率。,一束自然光以起偏角56. 3

5、 0 入射到多层平板玻璃上。,用玻璃片堆最后得到：,反射光和折射光均为完全偏振光；两束光的振动方向垂直。,2）增加折射光的偏振化程度。,反射光是垂直于入射面 振动的偏振光。,在玻璃片下表面处的反射，其入射角33.7 0 ，这是光从玻璃射向空气的 起偏振角。,作用：,1）增加反射光的强度。,一、光的双折射现象,2、双折射的特性,1 ) 两束折射光是振动方向不同的线偏振光；,2 ) 其中一束折射光遵守折射定律，称为寻常光(o光) 。 另一束不遵守折射定律，称为非常光( e 光 ) 。,3 ) 一般o 光和e 光传播速度不同：,o 光沿不同方向传播速率相同，,e 光沿不同方向传播速度不同。,4) 存

6、在光轴 特殊方向，光沿其传播不发生双折射。,具有一个光轴的晶体，称为单轴晶体。 方解石、石英等。,具有两个光轴的晶体，称为双轴晶体。 云母、硫黄等。,5) 主平面：光线与光轴组成的平面为主平面,o光振动方向垂直于其主平面。,e 光振动方向平行于其主平面。,理论和实验证明：,加拿大树胶,二、尼科耳棱镜的双折射,尼科耳棱镜是利用光的全反射原理与晶体的双折射现象制成的一种偏振仪器。,光,线偏光通过某些透明介质后，它的振动方向将绕着光的转播方向旋转过某一角度 ，称为旋光现象。这种介质称为旋光物质。如石英、糖、酒石酸溶液等,实验发现：,旋光物体放在两个正交的偏振片之间，将会看到视场由原来的零变亮。把检偏器旋转一个角度，又可得到零视野。,对于旋光性物质的溶液，偏振光通过旋光物质后振动面所转过的角度:,在