物理光偏振課件

物理光偏振課件第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三§10.7光的偏振1．自然光的振動，在哪個方向都不占優(yōu)勢XY正交分解兩個方向的光矢量的平均值相等。I00.5I00.5I0光強分配也相等：各占一半。簡化圖示：2．偏振光(1)完全偏振光(線偏振光)ZXY一．自然光偏振光第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三2．偏振光(1)完全偏振光(線偏振光)ZXYZXY圖示：或平行于版面振動圖示：垂直于版面振動名詞解釋：振動面：(對線偏振光)：線偏振光又稱為平面偏振光。光矢量的方向與光的傳播方向所構成的平面。第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三(2)部分偏振光光矢量的平均值在某一方向最強，與之垂直的方向上最弱的偏振光。圖示：版面的光振動的平均值>//版面的光振動的平均值

//版面的光振動的平均值>版面的光振動的平均值名詞介紹：偏振度若一束偏振光，光強最強方向的光強為Imax，與之垂直方向的光強為Imin，則：偏振度：(0p1)如：(1)完全偏振光Imin=0p=1(2)自然光

Imin=Imaxp=0(3)部分偏振光Imin

00<p<1第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三二．起偏片的起偏與檢偏透明玻璃片涂有金雞納霜或碧硒(電氣石)等材料的簿膜偏振化方向具有豎直偏振方向的偏振膜。吸收了水平方向的光振動自然光偏振光透光軸1．偏振片起偏：使自然光變成偏振光。檢偏：檢查某束光的偏振狀態(tài)——起偏器：使用的偏振片——檢偏器：線偏振光？自然光？部分偏振光？檢查用的偏振片第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三2．偏振片的用途A）作起偏器I0I0/2B）作檢偏器偏振光變暗自然光不變暗I0I0/2I0/2I0自然光I0/2I0/2部分偏振光入射?若偏振光的光矢量方向與偏振片的偏振化方向的夾角既不為0，也不為90o，則是否有光通過？第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三三．馬呂斯定律P1出射的光強為多少？允許通過！I0自然光I0/2I0/2EE//P2(適用于線偏振光)被偏振片吸收出射光強：光矢量方向?I=I0cos2(10-38)說明：(1)I0和I分別為線偏振光通過偏振片前、后的強度。(2)為入射線偏振光的振動方向與偏振片偏振化方向間的夾角。馬呂斯定律：第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三I=I0cos2I0當=0

時，I=I0全通過當=90

時，I

=0無光通過——消光現象。說明：(1)I0和I分別為線偏振光通過檢偏振片前后的強度。(2)為入射線偏振光的振動方向與偏振片偏振化方向間的夾角。思考題：一束光線射來,你手中有一偏振片,你如何判斷該光的偏振狀態(tài)?用偏振片正對入射光線，以入射光線為軸，轉動偏振片。觀察透射光的亮度變不變？怎么變？自然光：透射光強總是I/2，光強不變！線偏振光：I=I0cos2變，則I

變，出現消光現象。部分偏振光：I0=I1+I2(設I1>I2)Imax=I1Imin=I20光強變化，但無消光現象。第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三例1．一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它垂直通過一偏振片，若以此入射光束為軸轉動偏振片，測得透射光強度最大值是最小值的5倍。那么入射光中自然光與線偏振光的光強之比為何？解：設其中自然光強I0，線偏振光強I透射光強最大時：Imax=I+I0/2透射光強最小時：Imin=I0/2I0I=12第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三例2．將三個偏振片迭放在一起，第二個與第三個的偏振化方向分別與第一個的偏振化方向成角和90角。(1)強度為

I0的自然光垂直入射到這一堆偏振片上，求經過每一偏振片后的光強和偏振狀態(tài)。(2)如果將第二個偏振片抽走，情況又如何？解：自然光P1P2P3I0(1)圖示偏振狀態(tài)I1I2I3I1=I0/2I2=I1cos2=

(I0/2)cos2I3=I2cos2(90)=(I0/8)sin22=45時，I3=I0/8光強最大(2)I1=I0/2I3=0參與題：使一束線偏振光的光矢量方向旋轉90，至少需幾塊偏振片？如何操作？書中例題自看第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三四、反射光和折射光的偏振實驗表明：

(1)在反射光中垂直入射面的光振動多于平行入射面的光振動；在折射光中平行入射面的光振動多于垂直入射面的光振動；

(2)當入射角i不同時，反射和折射光中兩種光振動之比亦不同??？能否通過改變入射角i，獲得完全偏振光?反射和折射光中的偏振現象n2n1

(3)當i等于某一特定角度時，在反射光中只有垂直入射面的光振動,而平行于入射面的光振動變?yōu)?。由布儒斯特從實驗中得出第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三布儒斯特定律(1812)布儒斯特指出：當入射角(10-39)反射光成為完全偏振光，其振動方向與入射面垂直。n2n1注意：(1)b——布儒斯特角；(起偏振角)(2)此時折射光仍為部分偏振光；

(＝b)滿足下式時由折射定律n1sinib=n2sinr

sinibn2=sinrn1由布-特定律

sinibn2tanib==cosibn1

sinr=cosib

b+r=90(10-40)(3)入射角為起偏振角

b時，反射光與折射光互相垂直。證明：定律的應用：①產生線偏振光；②測介質的折射率tanb=n2/n1（但一次反射的光很弱）br第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三例．有一平面玻璃板放在水中，板面與水面成角，設水和玻璃的折射率為

n水=1.333和n玻=1.517。欲使圖中水面和玻璃板面的反射光都是完全偏振光，

角應是多大

＝？rb1b2空氣水ABC解：tanb1=n水b1=53.12tanb2=n玻/n水b2=48.69b1+r=90r=36.88在ABC中，

+(90+r)+(90

b2)=180

=

b2r

=11.81第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三玻璃片堆：一次反射存在的問題：通過反射與折射獲得線偏振光n2n1多次反射和折射。(1)反射光強一般較弱；(2)折射光仍為部分偏振光。解決辦法：第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期三n1n2n1n2入射角為布儒斯特角時：在玻璃片