大學(xué)物理C第18章

1、第 18 章光的偏振光的偏振光的偏振1 光的偏振狀態(tài)2 偏振片 起偏與檢偏 馬呂斯定律3 反射光和折射光的偏振4* 光的雙折射現(xiàn)象5* 偏振光的干涉主要內(nèi)容：要求掌握5種偏振態(tài)、起偏與檢偏、馬呂斯定律和布儒斯特定律。光的偏振光的偏振18.1 光的偏振狀態(tài) 馬呂斯定律1.1 偏振現(xiàn)象 偏振片偏振偏振： 振動方向相對于波傳播方向非對稱分布。波的偏振性是橫波區(qū)別于縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。光的偏振光的偏振偏振片偏振片只允許某一方向的電矢量通過，該方向?yàn)槠衿牟牧嫌须姎馐w、聚乙烯醇片、硫酸碘奎寧晶體等光波是橫波：光的偏振光的偏振是指有些晶體對不同方向振動的電矢量，具有選擇吸收的性質(zhì)。電氣石晶體透振

2、透振方向方向光的偏振光的偏振未加偏振片時(shí)未加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗拍攝的櫥窗加偏振片時(shí)加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗拍攝的櫥窗偏振片應(yīng)用舉例偏振片應(yīng)用舉例光的偏振光的偏振未加偏振片時(shí)未加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗拍攝的櫥窗加偏振片時(shí)加偏振片時(shí)拍攝的櫥窗拍攝的櫥窗光的偏振光的偏振立體電影：立體電影：利用偏振形成雙眼視差效應(yīng)，產(chǎn)生立體利用偏振形成雙眼視差效應(yīng)，產(chǎn)生立體景象視覺效果景象視覺效果用并排的兩臺攝影機(jī)用并排的兩臺攝影機(jī)拍攝，拍攝，兩放映機(jī)鏡頭分別放兩放映機(jī)鏡頭分別放置偏振化方向互相垂置偏振化方向互相垂直的偏振片，直的偏振片，觀眾的立體眼鏡為兩觀眾的立體眼鏡為兩個(gè)偏振化方向互相垂個(gè)偏振化方向互相垂直的偏振片直的偏

3、振片光的偏振光的偏振1.2 光的五種偏振態(tài)完全偏振光完全偏振光部分偏振光部分偏振光線線( (平面平面) )偏振光偏振光圓偏振光圓偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光偏振光偏振光自然光自然光光光光的偏振光的偏振1. 1. 自然光自然光 普通光源發(fā)出的每個(gè)橫波波列的振動方向毫無關(guān)聯(lián)毫無關(guān)聯(lián)，具有隨機(jī)性，因此，一束光中各種取向的光矢量振幅相等。光矢量對傳播方向均勻?qū)ΨQ分布光矢量對傳播方向均勻?qū)ΨQ分布 非偏振非偏振vE表示符號：表示符號：思考思考：讓自然光通過一片偏振片，透射光強(qiáng)如何變化？光的偏振光的偏振自然光總強(qiáng)度為I0的自然光通過偏振片后強(qiáng)度為I0/2，偏振片成為線偏振光。起偏器起偏器光的偏振光的偏振2.

4、2. 線偏振光線偏振光只包含單一振動方向的光。表示符號：表示符號：vE振動面振動面：電矢量和光的傳播方向所構(gòu)成的平面。光的偏振光的偏振 線偏振光經(jīng)過偏振片，若偏振片旋轉(zhuǎn)一周，透射光將出現(xiàn)兩次強(qiáng)度最大和兩次消光。馬呂斯定律：馬呂斯定律：220cosII 偏振片光的偏振光的偏振光的偏振光的偏振3. 3. 橢圓偏振光橢圓偏振光左旋橢圓左旋橢圓偏振光偏振光tAExxcos)2cos(tAEyy12222yyxxAEAE光的偏振光的偏振透射光強(qiáng)變化，但不消光光的偏振光的偏振4. 4. 圓偏振光圓偏振光左旋圓偏振光左旋圓偏振光tAExcos)2cos(tAEy222AEEyx光的偏振光的偏振透射光強(qiáng)保持不

5、變透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的一半。（與自然光的現(xiàn)象相似）光的偏振光的偏振5. 5. 部分偏振光部分偏振光透射光強(qiáng)變化，但不消光(與橢圓偏振光的相似)（各方向都有振動，但其振幅不同）表示符號：表示符號：光的偏振光的偏振一塊偏振片只能產(chǎn)生線偏振光，一塊偏振片也只能辨別出線偏振光！ 思考思考：利用一塊偏振片可完全識別：利用一塊偏振片可完全識別5種偏振態(tài)的光嗎？種偏振態(tài)的光嗎？光的偏振光的偏振 1I2I 221cos21II 2221cos)cos21( II例題例題：一束部分偏振光可視為由強(qiáng)度為I1的自然光和強(qiáng)度為I2的線偏振光組成。讓該束光連續(xù)通過如圖放置的偏振片P1和P2，求出射光強(qiáng)。光的偏振光的偏振

6、 練習(xí)練習(xí) 要讓一束線偏振光的振動方向旋轉(zhuǎn)要讓一束線偏振光的振動方向旋轉(zhuǎn)90900 0，至少要至少要幾塊偏振片？如何放置？怎樣可使出射光強(qiáng)最大？幾塊偏振片？如何放置？怎樣可使出射光強(qiáng)最大？例18-1 有兩塊偏振片，當(dāng)二者的偏振化方向的夾角為 時(shí)，一束單色自然光連續(xù)穿過后的出射光強(qiáng)為I1；當(dāng)夾角為 時(shí)，另一束單色自然光穿過以后，出射光強(qiáng)為I2，且I1=I2。求兩束入射光的強(qiáng)度之比。3060例18-2 在兩塊正交偏振片P1、P3之間插入另一塊偏振片P2 。光強(qiáng)為I0的自然光垂直入射，當(dāng)轉(zhuǎn)動P2時(shí)，求最終出射光的光強(qiáng)I與轉(zhuǎn)角的關(guān)系。光的偏振光的偏振自然光入射，一般情況下得部分偏振光。n1n2i i/反射光反射光 /折折射射光光變變例例隨隨垂垂直直分分量量與與平平行行分分量量比比i18.3 反射光和折射光的偏振光的偏振光的偏振 實(shí)驗(yàn)證明，若自然光以某一特定值入射時(shí)，反射光為線偏振光，只有垂直于入射面的光振動。1n2i2i2n玻璃玻璃0i1n玻璃玻璃2n0i0i2i120arctannni 布儒斯特角（全偏振角）：布儒斯特角（全偏振角）：光的偏振光的偏振反射光為線偏振光反射光為線偏振光折射光折射光近似近似為線偏振光為線偏振光0201cossini