第十五章光的偏振

第十五章光的偏振§15.1自然光偏振光一、橫波具有偏振性光的偏振性表明光波是橫波這種取向作用稱為偏振1可分解為任意兩個方向互相垂直、振幅相等的光矢量分量，......二、自然光:

光沿某一方向傳播時，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各個方向振動的光矢量都有，且各方向光振動的振幅都相等，這種光稱為自然光。2三、偏振光1.偏振:自然光經(jīng)過媒質(zhì)的吸收、反射、透射、散射使某一方向的光振動占有優(yōu)勢。2.線偏振光(完全偏振光,平面偏振光)振動平面:光振動與光傳播方向所決定的平面只有單一方向的光振動,這樣的光稱為線偏振光?！ぁぁぁ?3.部分偏振光:二個互相垂直的光振動中某一方向光振動占有相對的優(yōu)勢這樣的光稱為部分偏振光。光矢量在某一方向振動較強(qiáng)，而垂直該方向的振動較弱。

部分偏振光········部分偏振光的分解互相垂直方向上不等幅4§15.2偏振片的起偏與檢偏馬呂斯定律一、起偏和檢偏自然光偏振光：起偏（起偏器）檢驗(yàn)一束光是否為偏振光：檢偏（檢偏器）

偏振片：能吸收某一方向的光振動，而只讓與這個方向垂直的光振動通過的某些薄膜材料。(涂有金雞納霜或碧硒等材料的簿膜)這個方向稱為偏振化方向

偏振化方向自然光振線偏光偏振片5.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變6.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變7.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變8.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變9.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變10.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變11.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變12.....起偏器自然光自然光通過旋轉(zhuǎn)的起偏器，光強(qiáng)不變13.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況14.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況15.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況16.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況17.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況18.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況19.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況20.....起偏器檢偏器自然光線偏振光兩偏振片的偏振化方向相互垂直——光強(qiáng)為零偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)變化情況21二、馬呂斯定律I,A入射偏振光A馬呂斯定律：z偏振化方向例：自然光和線偏振光的混合光，垂直通過一偏振片。旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強(qiáng)最大值是最小值的5倍。求入射光中，自然光與線偏振光的光強(qiáng)比。解：22§15.3反射和折射時光的偏振自然光以任意角度入射到兩種各向同性介質(zhì)的分界面上反射和折射時,反射光和折射光都是部分偏振光，且反射光中垂直入射面的振動居多折射光中平行入射面的振動居多實(shí)驗(yàn)和理論都表明：n1n2..........r以任意角度入射i*反射光的偏振——布儒斯特定律23當(dāng)入射角..........i0i0n1n2900r以布儒斯特角入射反射光為線偏振光，折射光為部分偏振光。并且：—布儒斯特角由折射定律：布儒斯特定律tgi0n1n2==n2124已知：n水=1.33,n玻璃＝1.50，容器底部反射光為偏振光求：i=?ii0i0i025i0i0i0iii·26“大學(xué)物理”課程教學(xué)到此結(jié)束，謝謝同學(xué)們配合。預(yù)祝大家期末考試順利寒假心情愉快。27一、考試時間：1月18日（周一）下午2:00—4:00

考試地點(diǎn)：網(wǎng)上查詢

物理競賽時間：4:30—6:00，地點(diǎn)：二、答疑時間：

1月17日（周日）晚上6:00—8:301月18日（周一）上午8:00—11:00

地點(diǎn):A教學(xué)樓三樓的教師休息室三、一頁開卷：規(guī)定的紙每人一頁,不能復(fù)印四、考試內(nèi)容大致比例：電磁學(xué)70%,

波動光學(xué)30%大學(xué)物理下B期末考試通知28一、光的雙折射現(xiàn)象§15.4

光的雙折射一束光在晶體內(nèi)各個方向上折射率相同，傳播速度相同——o光（尋常光）——e光（非常光）一束光在晶體內(nèi)各個方向上折射率不同，傳播速度不同1）光線入射到各向異性晶體表面時二束折射光光光雙折射紙面方解石晶體29o光：振動方向垂直于o光的主平面e光：振動方向平行于e光的主平面4）光軸與某光線組成的平面——該光線的主平面一般來說，o光主平面和e光主平面不重合，只有當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時，兩主平面重合。此時o光、e光是兩個振動方向互相垂直的偏振光。2）o光、e光都是線偏振光3）雙折射晶體中存在一特定方向——光軸光線沿這一方向入射時，不發(fā)生雙折射單軸晶體：方解石、石英、紅寶石雙軸晶體：云母、藍(lán)寶石30二、惠更斯原理對雙折射現(xiàn)象的解釋1.單軸晶體中光波的波面：由于各向異性介質(zhì)在不同方向上的物理性能不同，因而它的電磁學(xué)特性（ε，μ）隨方向不同而不同。（波陣面是球面）31波陣面是旋轉(zhuǎn)橢球面垂直于光軸方向的傳播速度——e光的主折射率沿光軸方向：o光、e光波面在光軸方向相切垂直光軸方向：兩束光傳播速度相差最大正晶體：石英SiO2負(fù)晶體：方解石CaCO3光軸vevo*光軸vove*波面e波面o32方解石——單軸負(fù)晶體：光軸vove*n=e1.48641.6584~vmaxvminn=o1.658433ooee*光線入射到晶體表面時，波陣面上每一個子波波源都向晶體內(nèi)分別發(fā)出球面子波（o光）和橢球面子波（e光）*同一時刻，各子波包絡(luò)面就是光線傳播的波面光束斜入射2.晶體中o光與e光的傳播(1).光軸在入射面內(nèi),與晶面斜交i光軸光束垂直入射光軸*從入射點(diǎn)引向相應(yīng)波陣面切點(diǎn)的連線方向就是晶體中o光和e光的傳播方向oeoeO光e光主平面重合34O,e二光束同方向行進(jìn)，但速度大小不一樣。(3).光軸與入射面垂直,與晶面平行(2).光軸在入射面內(nèi),與晶面平行,光束垂直入射。光軸光軸vove*光束斜入射i光軸ooeeO光、e光主平面不重合僅在此情況下，o光e光均遵循折射定律35光軸t如圖所示，一束自然光以入射角i=450入射到方解石晶體上，方解石晶體光軸垂直于紙面。方解石對o光和e光的折射率分別為：在圖中標(biāo)出哪一束是o光，哪一束是e光？并畫出光矢量的振動方向。解：折射定律oei3690°22°68°AMCN光軸加拿大樹膠1.尼科爾棱鏡.....自然光三、偏振棱鏡——起偏和檢偏n加=1.55n=e1.516n=1.6584on=e1.48641.6584~....o...φoeeo光發(fā)生全反射臨界角，φ=770>且e光不會發(fā)生全反射所以37起偏檢偏???O?e???eO方解石：2.渥拉斯頓棱鏡：由兩塊光軸相互垂直的直角方解石棱鏡組成——分開o光和e光ABDC1238O?e?e??OABDC12方解石：39401主平面2主平面A1.偏振光入射晶體時，亦產(chǎn)生雙折射討論：*若二主平面互為垂直A1主平面2主平面41*各向異性晶體的光雙折射o光（尋常光）：沿各方向傳播速度相同,no=恒量偏振光，振動方向垂直于o光的主平面e光（非常光）：沿各方向傳播速度不相同,ne=恒量偏振光，振動方向平行于e光的主平面*光軸——特定方向:光線沿這方向入射時，不發(fā)生雙折射當(dāng)光軸位于入射面內(nèi)時，兩主平面重合,此時o光、e光是兩個振動方向互相垂直的偏振光。42方解石——單軸負(fù)晶體：光軸vove*n=e1.48641.6584~vmaxvminn=o1.658443光束垂直入射光軸ooee光軸ooee僅在此情況下，o光e光均遵循折射定律44[例15-1]自然光通過偏振化方向互相垂直的偏振片。如果在間平行插入另一偏振片，與偏振化方向夾角，求：透過后的光強(qiáng)？[解