物理老師-下冊第17章

大學物理學北京交通大學2015-2016第一學期張?？?02:022Flashtrackingthekeypointsoflastlecture可能是主極大暗紋在兩個主極大之間共有_______條暗紋。在兩個主極大之間共有_______條次極大。缺級出現(xiàn)位置：asin=±k'λ單縫中央明紋內(nèi)多光束干涉主極大的條數(shù)?可觀察到主極大的最高級次?定義光柵的分辨本領(lǐng)：02:02§17-6偏振光的產(chǎn)生和檢驗17-6-1自然光偏振光17-6-2反射起偏和折射起偏17-6-3起偏和檢偏17-6-4雙折射現(xiàn)象本節(jié)內(nèi)容：302:02什么是偏振性？

按照波的振動方向與波傳播的方向的關(guān)系，可以將波分為橫波和縱波。光的干涉和衍射現(xiàn)象都證明了光是一種電磁波。光是橫波還是縱波？

對橫波而言，當狹縫與振動方向垂直時，波不能通過狹縫，當狹縫與振動方向平行時，波能完全通過狹縫，這個特性稱為偏振性。利用偏振性就可以檢驗光是橫波還是縱波了。

對于縱波而言，波總是可以完全通過狹縫。實驗發(fā)現(xiàn)：光通過某些狹縫后光強有明顯的衰減。402:02一.完全偏振光1.線偏振光（linearlypolarizedlight）17-6-1自然光偏振光·面對光的傳播方向看

光矢量只沿垂直于波線方向的一個固定方向作振動的光波，稱為線偏振光。光矢量與波線組成的平面稱為振動面，由于偏振面只有一個，且保持不變，也稱為面偏振光。Ezxy表示法：·····光振動垂直板面光振動平行板面502:02右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光0y

yx

z傳播方向

/2x某時刻右旋圓偏振光E隨z的變化E2.圓偏振光（circularlypolarizedlight）和橢圓偏振光（ellipticlypolarizedlight）特點：光矢量的端點繞光波的傳播方向作螺旋形旋轉(zhuǎn)602:02

圓和橢圓偏振光可看成是兩束頻率相同、傳播方向一致、振動方向相互垂直、相位差為某個確定值的兩個線偏振光的合成。反之，線偏振光則可以看成是兩束頻率相同、相位相同、振幅相同、傳播方向亦相同的左、右旋圓偏振光的合成。相位差/2或3/2x

y

yx·x，y振幅相同，相位差不等于0，和2/2，，3/2702:02二.自然光（naturallight）自然光的表示法：沒有優(yōu)勢方向自然光的分解

一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光?！ぁぁし窍喔?02:02三.部分偏振光(partialpolarizedlight)表示法：

自然光和完全偏振光的混合，就構(gòu)成了部分偏振光。

最常討論的部分偏振光可看成是自然光和線偏振光的混合，天空的散射光和水面的反射光就是這種部分偏振光。分解非相干平行板面的光振動較強········垂直板面的光振動較強它可以分解如下：902:02四.偏振度（degreeofpolarization）

Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的強度It—部分偏振光的總強度In—部分偏振光中包含的自然光的強度完全偏振光（線、圓、橢圓）

P=1自然光（非偏振光）

P=0部分偏振光

0<P<1偏振度：1002:02由自然光獲得偏振光叫“起偏”，相應(yīng)的光學器件叫“起偏器”。17-6-2反射起偏和折射起偏它是利用晶體的二向色性起偏。1928年,一位19歲的美國大學生（E.H.Land）發(fā)明了一種由自然光獲得線偏振光的平面片狀器件，稱為偏振片，通常用P表示。xyzz線柵起偏器

入射電磁波起偏原理類似于金屬（導線）線柵起偏器：只有振動方向與導線垂直的電磁波能通過。1102:02IMM'SRR'iiIMM'SRR'光在介質(zhì)界面反射時有偏振現(xiàn)象,入射角任意時,如下圖

當入射角為一定值時,反射光為完全偏振,此時入射角為iB,稱為布儒斯特角。布儒斯特定律線偏振光非完全偏振光反射起偏1202:02起偏振角·····n1n2i0i0r0線偏振光····由折射定律和布儒斯特定律有i0+r0=90O例：若n1=1.00(空氣)，n2=1.50(玻璃)玻璃→空氣°==

18’5600.150.1

0i空氣→玻璃°==

42’3350.100.1

0i互余1302:02S玻璃片堆可做起偏器折射起偏—玻璃片堆(透射光接近完全線偏振光強度幾乎50%)(反射光是完全線偏振光強度幾乎50%)1402:021.測量不透明介質(zhì)的折射率。利用布儒斯特定律2.在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，加偏振片可去掉反射光的干擾。偏振片的應(yīng)用：未加偏振片加偏振片后3.制成偏光眼鏡，可觀看立體電影。4.若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與地面成45角、且向同一方向傾斜的偏振片，可以避免汽車會車時大燈光的晃眼。1502:02

實驗告訴我們:自然光通過偏振片起偏,在忽略偏振片的吸收的情況下，出射光強把聚乙烯醇薄膜加熱，并沿一個方向拉長，再浸入碘溶液中，使碘原子附著在長分子上形成一條條長“碘鏈”，就制成了偏振片。PI0I0/2

只有與碘鏈垂直方向的光振動能通過偏振片，該方向稱為起偏方向，或通光方向。（下圖虛線）

碘鏈相當于導線，碘原子中的自由電子可以沿碘鏈自由運動。17-6-3起偏和檢偏1602:02——

馬呂斯定律證明：如右圖當線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的偏振片P后，光強有什么變化？PE0E=E0cos

當偏振片的偏振化方向與線偏振光的振動方向相同時，透過偏振片的光強最大，當兩個方向垂直時，透射光的光強最小（為零）。線偏振光光強I1,透過檢偏振器光強I2,振動方向與偏振片的偏振化方向夾角1702:02思考題：

設(shè)入射光可能是自然光、線偏振光或部分偏振光，如何用偏振片來區(qū)分它們？以光線為軸轉(zhuǎn)動P:I不變—？I變，有消光—？I變，無消光—？上述辦法能區(qū)分出自然光和圓偏振光嗎？能區(qū)分出部分偏振光和橢圓偏振光嗎？自然光線偏振光部分偏振光I?P待檢光1802:02例1：光強的調(diào)制。在偏振化方向正交的起偏器M和檢器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I0,試求由系統(tǒng)出射的光強是多少？四明四暗t=00,900,1800,2700時，輸出光強為零。t=450,1350,2250,3150時,輸出光強為

???解:利用偏振片P的旋轉(zhuǎn)可調(diào)制光信號1902:02例2：一束自然光與平面偏振光混合，當旋轉(zhuǎn)偏振片時，它通過偏振片時發(fā)現(xiàn)透射光的強度可以變化5倍，求入射光中兩種光強度之比？解：設(shè)入射光中自然光的強度為I1,平面偏振光為I2,由題意，透射光的強度變化范圍為：2002:02例題3：一束自然光強度為I0，連續(xù)通過三個偏振片P1，P2，P3，它們的偏振化方向為P1垂直P3，P2與P3的夾角為θ，當出射光強度為入射光強度的3/32。求P2與P3的夾角是多少？例題4：某種透明介質(zhì)對于空氣的臨界角（全反射）等于45度，光從空氣射向此介質(zhì)時的布儒斯特角———。2130゜

02:02作業(yè)17.34，17.35

，17.362202:02解:光柵方程屏幕上的線距離x3=f3=3.86mm例4：一光柵每厘米刻痕500條,鈉光的兩條譜線(1=589.0nm、2=589.6nm)，求正入射時第3級中兩線分開的角距離?若透鏡焦距f=2m，其線距離多大?對光柵方程式取微分得:2302:02

例5：有兩光柵，光柵A的光柵常量dA=2μm，光柵寬度WA＝4cm；另一光柵B的光柵常量dB=4μm,光柵寬度WB＝10cm，現(xiàn)有波長為500nm和500.01nm