第12-5光的偏振精品課件

1、第12-5光的偏振1第1頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五2、光的偏振性：對于平面電磁波，電場強度矢量光矢量的振動方向于傳播方向垂直。光矢量的振動方向總是與光的傳播方向垂直的，即光矢量的橫向振動狀態(tài)，相對于傳播方向不具有對稱性，這種光矢量的振動相對于傳播方向的不對稱性，稱為光的偏振性。光的偏振性說明光波是橫波2第2頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五1、自然光 各個方向上光振動振幅相同的光，稱為自然光。特點：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；自然光可分解為振動方向相互垂直但取向任意的兩個線偏振光，它們振幅相等，沒有確定的相位關(guān)系，各占總光強的

2、一半。自然光的表示方法：圓點與短線等距離地交錯、均勻地畫出。二、偏振態(tài)的分類3第3頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五2、線偏振光 定義：在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一個固定方向振動，則稱為線偏振光，又稱為平面偏振光或線偏振光。3、部分偏振光 定義：光波中不同方向上的光振動振幅不等，在某一方向上振幅最大，而與之垂直的方向上的振幅最小，則稱為部分偏振光。 特點：部分偏振光兩垂直方向光振動之間無固定的相位差。偏振光的表示法部分偏振光的表示法4第4頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五1、基本概念普通光源發(fā)出的是自然光，用于從自然光中獲得偏振光的器

3、件稱為起偏器。人的眼睛不能區(qū)分自然光與偏振光，用于鑒別光的偏振狀態(tài)的器件稱為檢偏器2、偏振片是一種人工膜片，對不同方向的光振動有選擇吸收的性能，從而使膜片中有一個特殊的方向，當一束自然光射到膜片上時，與此方向垂直的光振動分量完全被吸收，只讓平行于該方向的光振動分量通過，即只允許沿某一特定方向的光通過的光學(xué)器件，叫做偏振片。這個特定的方向叫做偏振片的偏振化方向，用“ ”表示。 12-5-2 起偏和檢偏 馬呂斯定律一、起偏和檢偏5第5頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五3、起偏器自然光通過偏振片后成為線偏振光，線偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向一致。4、檢偏器用來檢驗?zāi)骋?/p>

4、束光是否偏振光。方法：轉(zhuǎn)動偏振片，觀察透射光強度的變化。自然光：透射光強度不發(fā)生變化6第6頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五偏振光：透射光強度發(fā)生變化部分偏振光：偏振光通過偏振片后，在轉(zhuǎn)動偏振片的過程中，透射光強度發(fā)生變化。7第7頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五二、馬呂斯定律當線偏振光通過檢偏器時，透射光強為1.定律:8第8頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五2.證明:可知:3、討論9第9頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五注意：馬呂斯定律是對偏振光的無吸收而言的，對于自然光并不成立。若是自然光I0，

5、通過偏振片后，II0/2，偏振片在這里實際上起著起偏器的作用。當兩個偏振片互相垂直時，光振動沿第一個偏振片偏振化方向的線偏振光被第二個偏振片完全吸收，出現(xiàn)所謂的消光現(xiàn)象。10第10頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五例題1 用兩偏振片平行放置作為起偏器和檢偏器。在它們的偏振化方向成30 角時，觀測一光源，又在成60 角時，觀測同一位置處的另一光源。兩次所得的強度相等。求兩光源照到起偏器上的光強之比。解：令I(lǐng)1和I2分別為兩光源照到起偏器上的光強。透過起偏器后，光的強度分別為I1/2和I2/2，按馬呂斯定律，在先后觀測兩光源時，透過檢偏器的光的強度為由題意得11第11頁，共

6、22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五 例題2:光強調(diào)制 在透振方向正交的起偏器M和檢偏 器 N 之間，插入一片以角速度 旋轉(zhuǎn)的理想偏振片P， 入射自然光強為 ，試求由系統(tǒng)出射的光強是多少？解: 通過M:通過P:通過N:12第12頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五每旋轉(zhuǎn)偏振片P一周，輸出光強有“四明四零”。t=450,1350,2250,3150時，輸出光強為 。t=00,900,1800,2700時，輸出光強為零。即:13第13頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五 12-5-3 反射和折射時光的偏振反射光和折射光均為部分偏振光; 反

7、射光中垂直于入射面的振動多于平行于入射面的振動;折射光中平行于入射面的振動多于垂直于入射面的振動.光從折射率為 n1 的介質(zhì)射向折射率為 n2 的介質(zhì)，理論和實驗都證明:入射角 改變, 反射光、折射光中部分偏振的情況也改變.in1n214第14頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五.ipipn1n2900r1、布儒斯特定律(反射起偏)當入射角為某 時,反射光成為振動方向垂直于入射面的完全偏振光; 折射光仍為部分偏振光.由折射定律:15第15頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五反射光成為振動方向垂直于入射面的完全偏振光。該實驗規(guī)律可用電磁場理論的菲涅耳公

8、式解釋。得: 稱起偏振角或布儒斯特角.例:空氣到玻璃(n=1.50),ip=56.30; 玻璃到空氣,ip= 33.70.16第16頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五理論實驗表明：反射所獲得的線偏光僅占入射自然光總能量的7.4%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。1.51.51.51.01.01.01.0為了獲得一束強度較高的偏振光，可以使自然光通過一系列玻璃片重疊在一起的玻璃堆，并使入射角為起偏角，則透射光近似地為線偏振光。2、折射起偏17第17頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五例題3：已知某材料在空氣中的布儒斯特角 ip=5

9、80，求它的折射率？若將它放在水中（水的折射率為1.33），求布儒斯特角？該材料對水的相對 折射率是多少？解：設(shè)該材料的折射率為 n ，空氣的折射率為1放在水中，則對應(yīng)有所以：該材料對水的相對折射率為1.2。18第18頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五12-6 雙折射天然的方解石晶體是雙折射晶體AB1、光的雙折射現(xiàn)象一束自然光射向石英、方解石等各向異性介質(zhì)時，其折射光有兩束，這種現(xiàn)象稱為雙折射現(xiàn)象。19第19頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五AB2、光軸某些晶體內(nèi)有一個確定的方向，在這個方向上，o光和e光的傳播速度相同，這個方向稱為晶體的光軸。說

10、明：沿光軸方向入射的光束，通過晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進。它是一個特征方向。具有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體。例如：方解石、石英等。具有兩個光軸的晶體，稱為雙軸晶體。例如：云母、硫黃等。光軸20第20頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無雙折射現(xiàn)象。3、尋常光（o光）和非常光（e光）尋常光：對于晶體一切方向都具有相同的折射率，且在入射面內(nèi)傳播，簡稱它為o光。非常光：它的折射率（即波速）隨方向而變化，并且不一定在入射面內(nèi)傳播，簡稱為 e 光。 o光振動方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。 e光振動方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。若光軸在入射面內(nèi)，實驗發(fā)現(xiàn)：o光、 e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動方向相互垂直。oe21第21頁，共22頁，2022年，5月20日，14點55分，星期五4、晶體的主截面由光軸和晶體表面的法線所組成的平面，稱為晶體主截面。例如，方解石的主截面是一平行四邊形。5、