第12-5光的偏振精品課件

1、第12-5光的偏振1第1頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五2、光的偏振性：對(duì)于平面電磁波，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量光矢量的振動(dòng)方向于傳播方向垂直。光矢量的振動(dòng)方向總是與光的傳播方向垂直的，即光矢量的橫向振動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)于傳播方向不具有對(duì)稱性，這種光矢量的振動(dòng)相對(duì)于傳播方向的不對(duì)稱性，稱為光的偏振性。光的偏振性說(shuō)明光波是橫波2第2頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五1、自然光 各個(gè)方向上光振動(dòng)振幅相同的光，稱為自然光。特點(diǎn)：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(dòng)方向相互垂直但取向任意的兩個(gè)線偏振光，它們振幅相等，沒(méi)有確定的相位關(guān)系，各占總光強(qiáng)的

2、一半。自然光的表示方法：圓點(diǎn)與短線等距離地交錯(cuò)、均勻地畫出。二、偏振態(tài)的分類3第3頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(gè)固定方向振動(dòng)，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(dòng)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(diǎn)：部分偏振光兩垂直方向光振動(dòng)之間無(wú)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(duì)不同方向的光振動(dòng)有選擇吸收的性能，從而使膜片中有一個(gè)特殊的方向，當(dāng)一束自然光射到膜片上時(shí)，與此方向垂直的光振動(dòng)分量完全被吸收，只讓平行于該方向的光振動(dòng)分量通過(guò)，即只允許沿某一特定方向的光通過(guò)的光學(xué)器件，叫做偏振片。這個(gè)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五3、起偏器自然光通過(guò)偏振片后成為線偏振光，線偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向一致。4、檢偏器用來(lái)檢驗(yàn)?zāi)骋?/p>

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

5、通過(guò)偏振片后，II0/2，偏振片在這里實(shí)際上起著起偏器的作用。當(dāng)兩個(gè)偏振片互相垂直時(shí)，光振動(dòng)沿第一個(gè)偏振片偏振化方向的線偏振光被第二個(gè)偏振片完全吸收，出現(xiàn)所謂的消光現(xiàn)象。10第10頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(shí)，觀測(cè)一光源，又在成60 角時(shí)，觀測(cè)同一位置處的另一光源。兩次所得的強(qiáng)度相等。求兩光源照到起偏器上的光強(qiáng)之比。解：令I(lǐng)1和I2分別為兩光源照到起偏器上的光強(qiáng)。透過(guò)起偏器后，光的強(qiáng)度分別為I1/2和I2/2，按馬呂斯定律，在先后觀測(cè)兩光源時(shí)，透過(guò)檢偏器的光的強(qiáng)度為由題意得11第11頁(yè)，共

6、22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五 例題2:光強(qiáng)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(qiáng)為 ，試求由系統(tǒng)出射的光強(qiáng)是多少？解: 通過(guò)M:通過(guò)P:通過(guò)N:12第12頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五每旋轉(zhuǎn)偏振片P一周，輸出光強(qiáng)有“四明四零”。t=450,1350,2250,3150時(shí)，輸出光強(qiáng)為 。t=00,900,1800,2700時(shí)，輸出光強(qiáng)為零。即:13第13頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五 12-5-3 反射和折射時(shí)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(dòng)多于平行于入射面的振動(dòng);折射光中平行于入射面的振動(dòng)多于垂直于入射面的振動(dòng).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(shí)驗(yàn)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五.ipipn1n2900r1、布儒斯特定律(反射起偏)當(dāng)入射角為某 時(shí),反射光成為振動(dòng)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五反射光成為振動(dòng)方向垂直于入射面的完全偏振光。該實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用電磁場(chǎng)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五理論實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度較高的偏振光，可以使自然光通過(guò)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(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(duì)水的相對(duì) 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(duì)應(yīng)有所以：該材料對(duì)水的相對(duì)折射率為1.2。18第18頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(shí)，其折射光有兩束，這種現(xiàn)象稱為雙折射現(xiàn)象。19第19頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)55分，星期五AB2、光軸某些晶體內(nèi)有一個(gè)確定的方向，在這個(gè)方向上，o光和e光的傳播速度相同，這個(gè)方向稱為晶體的光軸。說(shuō)

10、明：沿光軸方向入射的光束，通過(guò)晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進(jìn)。它是一個(gè)特征方向。具有一個(gè)光軸的晶體，稱為單軸晶體。例如：方解石、石英等。具有兩個(gè)光軸的晶體，稱為雙軸晶體。例如：云母、硫黃等。光軸20第20頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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(wú)雙折射現(xiàn)象。3、尋常光（o光）和非常光（e光）尋常光：對(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)稱為 e 光。 o光振動(dòng)方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。 e光振動(dòng)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：o光、 e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動(dòng)方向相互垂直。oe21第21頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)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、