12-5偏振和光的雙折射課件

1、12-5 光的偏振 12-5 光的偏振 12-5-1 自然光與偏振光光是一種電磁波（橫波）。電矢量 與磁矢量 相互垂直，它們分別又與電磁波的傳播方向垂直。光振動(dòng)：電磁波的 振動(dòng)。光矢量：電磁波的 矢量。一、光的偏振性：振動(dòng)方向相對(duì)傳播方向的不對(duì)稱性。 （只有橫波能產(chǎn)生偏振，縱波不具有偏振性。）12-5-1 自然光與偏振光光是一種電磁波（橫波）。電矢量 二、五種偏振態(tài)1、線偏振光：某一光束只含有一個(gè)方向的光振動(dòng)。（平面偏振光）振動(dòng)面：光振動(dòng)方向與傳播方向所確定的平面。2、自然光：在垂直于光傳播方向上的所有可能方向上， 振動(dòng) 的振幅都相等。自然光不具有偏振性!自然光可分解成任意兩個(gè)振動(dòng)面垂直的偏振

2、光，且這兩個(gè)偏振光的強(qiáng)度相同，沒(méi)有確定的位相關(guān)系。振動(dòng)面平行紙面振動(dòng)面垂直紙面(各個(gè)方向都有振動(dòng)，且各個(gè)方向的強(qiáng)度都相同。)二、五種偏振態(tài)1、線偏振光：某一光束只含有一個(gè)方向的光振動(dòng)。3、部分偏振光：各個(gè)方向都有振動(dòng)，但某一方向的光振動(dòng)最強(qiáng)，與之相垂直的另一方向的光振動(dòng)最弱。4、橢圓偏振光和圓偏振光5、偏振度：線偏振光：P=1自然光：P=0部分偏振光：0P1光矢量繞著傳播方向大小和方向都有規(guī)律的變化，在垂直傳播方向的平面內(nèi)的投影為橢圓或圓。3、部分偏振光：各個(gè)方向都有振動(dòng)，但某一方向的光振動(dòng)最強(qiáng)，與12-5-2 偏振片 馬呂斯定律 偏振片：能吸收某一方向的光振動(dòng)，而只讓與之垂直方向上的光振動(dòng)通

3、過(guò)的一種透明薄片。偏振化方向：允許通過(guò)的光振動(dòng)方向。偏振片的用途：“起偏”和“檢偏” 一、偏振片，二向色性是一種獲得線偏振光的偏振器件。二、馬呂斯定律自然光I0起偏線偏振光I0/2偏振片的透光方向就是線偏振光的振動(dòng)方向。偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后，透過(guò)的強(qiáng)度及偏振態(tài)均不變，只是振動(dòng)的方向變化。（自然光可以任意分解！）1、自然光入射偏振片12-5-2 偏振片 馬呂斯定律 偏振片：能吸收某一方向的光2、線偏振光馬呂斯定律：光強(qiáng)為 I1 的線偏振光，透過(guò)偏振片后，其透射強(qiáng)度為：:偏振片的透振方向與入射光的振動(dòng)方向的夾角。消光偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有消光現(xiàn)象則入射光一定是線偏振光。最強(qiáng)2、線偏振光馬呂斯定律：光強(qiáng)

4、為 I1 的線偏振光，透過(guò)偏振片自然光起偏偏振光檢偏偏振光自然光起偏偏振光檢偏偏振光3、部分偏振光I1I2轉(zhuǎn)動(dòng)一周出現(xiàn)兩次強(qiáng)度最強(qiáng)，兩次最弱，無(wú)消光現(xiàn)象。結(jié)論：1、偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后，透過(guò)的強(qiáng)度及偏振態(tài)均不變，則入射光一定是自然光。2、偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有消光現(xiàn)象，則入射光一定是線偏振光。3、偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)一周無(wú)消光現(xiàn)象，都有強(qiáng)度的強(qiáng)弱之分，則入射光是部分偏振光。3、部分偏振光I1I2轉(zhuǎn)動(dòng)一周出現(xiàn)兩次強(qiáng)度最強(qiáng)，兩次最弱，無(wú)例1. 一束光由自然光和線偏振光混合組成，當(dāng)它通過(guò)一偏振片時(shí)，發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng)可以變化到五倍。求入射光中自然光和線偏振光的強(qiáng)度各占入射光強(qiáng)度的幾分之幾？解：設(shè)入射光

5、強(qiáng)度：I0 ； 自然光強(qiáng)度：I10 ；偏振光強(qiáng)度 : I20設(shè)通過(guò)偏振片后的光強(qiáng)分別為：I ， I1 ， I2例1. 一束光由自然光和線偏振光混合組成，當(dāng)它通過(guò)一偏振12-5-3 反射光、折射光及散射光的偏振性 反射光的偏振性與入射角有關(guān)。反射和折射光的偏振 12-5-3 反射光、折射光及散射光的偏振性 反射光的偏振性布儒斯特定律：當(dāng)自然光以布儒斯特角入射到兩不同介質(zhì)的表面時(shí)，其反射光為線偏振光，光振動(dòng)垂直于入射面。布儒斯特角：布儒斯特定律：當(dāng)自然光以布儒斯特角入射到兩不同介質(zhì)的表面時(shí)，駕駛員戴上偏振太陽(yáng)鏡可以防止馬路反射光的炫目。照相機(jī)按上偏振鏡可以產(chǎn)生不同的效果，看出來(lái)了嗎？ 駕駛員戴上偏

6、振太陽(yáng)鏡可以防止馬路反射光的炫目。照相機(jī)按上偏振 散射光的偏振性 部分偏振光 線偏振光自然光空氣分子照相機(jī)按上偏振鏡可以產(chǎn)生不同的效果。 散射光的偏振性 部分偏振光 線偏振光自然光空氣分子照相機(jī)12-6 光的雙折射 12-6-1 光在晶體中的雙折射 方解石晶體的雙折射現(xiàn)象。雙折射現(xiàn)象： 一束光進(jìn)入各向異性介質(zhì)后會(huì)出現(xiàn)兩束折射光的現(xiàn)象。12-6 光的雙折射 12-6-1 光在晶體中的雙折射 方雙折射材料尋常光線（o光）：恒遵守通常折射定律的光線。非常光線（e光）：不遵守通常折射定律的光線。晶體的光軸：在晶體中的一個(gè)特殊的方向，沿該方向不會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。單軸晶體：只有一個(gè)光軸的晶體。雙軸晶體：有

7、二個(gè)光軸的晶體。雙折射材料尋常光線（o光）：恒遵守通常折射定律的光線。非常光o 光在晶體中各個(gè)方向上的傳播速度相同。e 光在晶體中各個(gè)方向上的傳播速度不同。正晶體負(fù)晶體光軸光軸o 光在晶體中各個(gè)方向上的傳播速度相同。e 光在晶體中各個(gè)方晶體對(duì) e 光的主折射率：晶體對(duì) o 光的主折射率：晶 體none晶 體none方解石1.65841.4864石英1.54431.5534電石氣1.6691.638冰1.3091.313白云石1.68111.500硝酸鈉1.5851.337幾種單軸晶體的折射率（對(duì)波長(zhǎng)為589.3nm的鈉光） 晶體對(duì) e 光的主折射率：晶體對(duì) o 光的主折射率：晶 體n主平面：晶體中任意一條光線與光軸構(gòu)成的平面。實(shí)驗(yàn)表明：o 光的光振動(dòng)垂直于它的主平面，e 光的光振動(dòng)平行于它的主平面。 當(dāng)入射光線正好在光軸與晶體表面法線所組成的平面內(nèi)（即光軸位于入射面內(nèi)）時(shí)，o 光和 e 光的主平面以及入射面三者重合，這個(gè)重合面稱為主截面。光軸入射面法線o光的主平面e 光的主平面主平面：晶體中任意一條光線與光軸構(gòu)成的平面。實(shí)驗(yàn)表明：o 光C