大學(xué)物理光的偏振省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

光的偏振8-9第1頁(yè)8-9光偏振一、自然光和偏振光一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直、等幅光振動(dòng)。自然光表示法：沒(méi)有一個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)。1.自然光沒(méi)有優(yōu)勢(shì)方向因?yàn)槠胀ü庠袉蝹€(gè)原子發(fā)光獨(dú)立性、隨機(jī)性和間歇性，大量原子發(fā)出光，沒(méi)有一個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)，各個(gè)方向光矢量E振幅相等。第2頁(yè)振動(dòng)面：光矢量振動(dòng)方向與光傳輸方向組成平面。偏振:光矢量振動(dòng)方向相對(duì)傳輸方向不對(duì)稱(chēng)性。光矢量振動(dòng)面voHE2.線(xiàn)偏振光和部分偏振光偏振方向:光矢量方向第3頁(yè)光矢量只沿一個(gè)固定方向振動(dòng)。一束線(xiàn)偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直線(xiàn)偏振光。EEyEx

yx

線(xiàn)偏振光(完全偏振光、平面偏振光)E播傳方向振動(dòng)面第4頁(yè)線(xiàn)偏振光表示法：光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)垂直板面第5頁(yè)部分偏振光某個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)。部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直、不等幅線(xiàn)偏振光。部分偏振光表示法：······平行板面光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面光振動(dòng)較強(qiáng)··部分偏振光分解部分偏振光自然光與線(xiàn)偏振光混合。第6頁(yè)偏振度：討論：部分偏振光自然光完全偏振光完全偏振光強(qiáng)度自然光強(qiáng)度第7頁(yè)3、橢圓偏振光和圓偏振光圓偏振光：光振動(dòng)方向隨時(shí)間改變橢圓偏振光：光振動(dòng)方向和幅度都隨時(shí)間改變光矢量端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是圓。光矢量端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。第8頁(yè)迎著光傳輸方向看，光矢量端點(diǎn)沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱(chēng)為左旋偏振光；沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱(chēng)為右旋偏振光。圓偏振光線(xiàn)偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光。第9頁(yè)橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光，均可等效為兩個(gè)含有恒定相位差、相同振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向相互垂直線(xiàn)偏振光。任何兩束傳輸方向相同、頻率相等、相位差恒定、振動(dòng)方向相互垂直線(xiàn)偏振光疊加時(shí)，都將形成橢圓偏振光或圓偏振光。第10頁(yè)二、起偏和檢偏起偏：使自然光（或部分偏振光）變成線(xiàn)偏振光過(guò)程。檢偏：檢驗(yàn)入射光偏振性。1、偏振片起偏和檢偏將待檢驗(yàn)入射光垂直入射偏振片，遲緩轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察光強(qiáng)改變，確定光偏振性。透光軸方向自然光偏振片線(xiàn)偏振光偏振化方向第11頁(yè)線(xiàn)偏振光經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生改變，有消光現(xiàn)象第12頁(yè)自然光經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)不變。第13頁(yè)部分偏振光經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生改變。第14頁(yè)三、馬呂斯定律

I0IP

馬呂斯定律（1809）-----線(xiàn)偏振光振動(dòng)方向與檢偏器偏振化方向之間夾角。線(xiàn)偏振光可沿兩個(gè)相互垂直方向分解EEyEx

yx

PE0

E=E0cos

檢偏器透射軸線(xiàn)偏振光振動(dòng)方向第15頁(yè)I?P待檢光I不變

是什么光？I變，有消光

是什么光？I變，無(wú)消光

是什么光？討論——消光第16頁(yè)例在偏振化方向正交起偏器M和檢偏器N之間，插入一片以角速度旋轉(zhuǎn)偏振片P，入射自然光強(qiáng)為,試求由系統(tǒng)出射光強(qiáng)是多少？???第17頁(yè)偏振片P每旋轉(zhuǎn)一周，輸出光強(qiáng)有“四明四零”。（1）4

t=00,3600，2×3600，3×3600時(shí)，

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。（2）4

t=1800,3×1800，5×1800，7×1800時(shí)，第18頁(yè)四、布儒斯特定律----反射光和折射光偏振自然光部分偏振光反射和折射過(guò)程會(huì)使入射自然光一定程度偏振化。部分偏振光偏振化程度與入射角和兩種介質(zhì)折射率相關(guān)。第19頁(yè)反射光是振動(dòng)方向垂直于入射面線(xiàn)偏振光。起偏振角布儒斯特角布儒斯特定律布儒斯特發(fā)覺(jué)：當(dāng)入射角等于某一特定值i0時(shí)，且反射光傳輸方向與折射光傳輸方向垂直。自然光線(xiàn)偏振光部分偏振光第20頁(yè)ib(靠近線(xiàn)偏振光)玻璃片堆最終取得兩束振動(dòng)面相互垂直線(xiàn)偏振光利用玻璃片堆產(chǎn)生線(xiàn)偏振光第21頁(yè)方解石晶體試驗(yàn)一當(dāng)一束光入射到各向同性透明介質(zhì)表面時(shí)：試驗(yàn)二oeSS/1、雙折射現(xiàn)象五、晶體雙折射當(dāng)一束光入射到一些各向異性透明介質(zhì)表面時(shí)：第22頁(yè)光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第23頁(yè)光光雙折射當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)紙面方解石晶體第24頁(yè)光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第25頁(yè)光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第26頁(yè)

一束光射到各向異性介質(zhì)后折射成兩束不一樣方向光現(xiàn)象?！p折射現(xiàn)象ron1n2ire(各向異性媒質(zhì))自然光尋常光：對(duì)于晶體一切方向都含有相同折射率(即波速相同），且在入射面內(nèi)傳輸，簡(jiǎn)稱(chēng)它為O光。尋常光線(xiàn)(o光)-----恪守折射定律非常光：它折射率（即波速）隨方向而改變，而且不一定在入射面內(nèi)傳輸，簡(jiǎn)稱(chēng)為

e

光。非常光線(xiàn)(e光)-----不恪守折射定律o光和e光都是線(xiàn)偏振光。第27頁(yè)2、光軸與主平面當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳輸時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱(chēng)為晶體光軸?！肮廨S”是一特殊“方向”,不是指一條直線(xiàn)。凡平行于此方向直線(xiàn)均為光軸。單軸晶體：只有一個(gè)光軸晶體雙軸晶體：有兩個(gè)光軸晶體方解石、石英、紅寶石、冰等。云母、硫磺、藍(lán)寶石等。AB光軸102°方解石晶體光軸第28頁(yè)主平面：晶體中某條光線(xiàn)與晶體光軸組成平面。e光光軸e光主平面o光光軸o光主平面····o光振動(dòng)方向垂直于o光主平面。e光振動(dòng)方向平行于e光主平面。晶體主截面：晶面法線(xiàn)與晶體光軸組成平面。當(dāng)入射光線(xiàn)在晶體主截面內(nèi)時(shí)，o光和e光主平面與晶體主截面重合，這時(shí)o光和e光振動(dòng)方向嚴(yán)格垂直。實(shí)際上大多數(shù)情況下，o光和e光主平面夾角都很小，所以o光和e光振動(dòng)方向可認(rèn)為是垂直。第29頁(yè)主折射率:o光傳輸速率用表示,其折射率用表示.e光沿垂直于光軸方向上傳輸速率用表示,折射率用表示。第30頁(yè)3.尼科耳棱鏡光軸在ABCD平面內(nèi)方向與AB成480，入射面取ABCD面將兩塊依據(jù)特殊要求加工方解石棱鏡用折射率為n=1.55加拿大樹(shù)膠粘合成一長(zhǎng)方柱形棱鏡。O光入射角大于其臨界角arcsin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，在BD處為涂黑層所吸收。出射光為偏振光e光。方解石折射率n0=1.658,ABDC?e?760O220680480e第31頁(yè)六.波片橢圓偏振光和圓偏振光取得波片(波晶片)：光軸平行表面晶體薄片。....晶面光軸doe第32頁(yè)AoAe

光軸Pdyx線(xiàn)偏振光光軸λ

經(jīng)過(guò)厚為d晶片，o光、e光產(chǎn)生光程差和相位差：

振幅關(guān)系從晶片出射是兩束傳輸方相同、振動(dòng)方向相互垂直、頻率相等、相位差為

線(xiàn)偏振光，它們合成為一束橢圓偏振光。第33頁(yè)(1)四分之一波片——線(xiàn)偏振光→圓偏振光——線(xiàn)偏振光→線(xiàn)偏振光從線(xiàn)偏振光取得橢圓或圓偏振光.——線(xiàn)偏振光→橢圓偏振光dyx線(xiàn)偏振光光軸λ

=3

/2

=

/2第34頁(yè)(2)二分之一波片使線(xiàn)偏振光振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)2

角度A0入A0出A入A出Ae入=

Ae出入

光軸

=0

=

第35頁(yè)偏振光的干涉8-10第36頁(yè)8-10偏振光干涉

....透光軸相互垂直一.偏振光干涉裝置二.偏振光干涉分析1.振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e

第37頁(yè)在P2

后，兩束光振動(dòng)方向平行，振幅為：是一對(duì)振幅相等相干光經(jīng)過(guò)晶體C后此兩束光合成為一束橢圓偏振光經(jīng)過(guò)P2

后（若P1//P