大学物理第15章光的偏振课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,15.1,自然光和偏振光,15.2,起偏和检偏 马吕斯定律,15.3,反射光与折射光的偏振,15.4,光的双折射,15.5,偏振光的干涉,15.6,旋光现象,第15章光的偏振,1,15.1 自然光和偏振光第15章光的偏振1,光的偏振现象显示出光的横波性，这和光的电磁理论的预言完全一致，为光的电磁波本性提供了进一步的证据.,光的偏振现象在自然界中普遍存在.,2,光的偏振现象显示出光的横波性，这和光的电磁理论的,15.1自然光和偏振光,一、横波的偏振性,振动面,：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面偏振:,波,的振动方向相对传播方向的不对称性光的偏振态:,光矢量在与光传播方向垂直的,平面内的振动状态3,15.1自然光和偏振光一、横波的偏振性振动面：通过波的,二.自然光,自然光是非偏振光,光振动,的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，具有这种特性的光就叫,自然光自然光的分解,一般,但此时,非相干,因此,自然光的表示,4,二.自然光自然光是非偏振光 光振动的振幅在垂直于光,三.线偏振光,光矢量的振动方向始终不变的光，叫线偏振光。

又称,平面偏振光,E,传,播方向,振动面,面对光的传播方向看,线偏振光的表示法：,光振动平行板面,光振动垂直板面,5,三.线偏振光 光矢量的振动方向始终不变的光，叫线,四部分偏振光,光矢量的振动各个方向都有，,一个方向振动较弱，而另一方向振动较强的光，叫,部分偏振光,.,部分偏振光可以看作是由一个完全偏振光和一个自然光混合起来组成的表示法：,6,四部分偏振光 光矢量的振动各个方向都有，一个方向振动,15.2起偏和检偏马吕斯定律,一偏振片的起偏、检偏,起偏：,把自然光,(或非偏振光),变成,线偏振光的过程检偏：,检查入射光的偏振性起偏的原理:,利用某种形式的不对称性,偏振化方向:,偏振片上允许通过光振动的方向也叫,透光轴,偏振光的检验,偏振片转一周,消光,线偏光,部分偏光,强度变，无消光,自然光,强度不变,透光轴,7,15.2起偏和检偏马吕斯定律一偏振片的起偏、检偏起偏,I,二马吕斯定律,线偏振光通过偏振片,P,前后的光强关系：,设为振动方向与偏振化方向的夹角,I,0,P,P,E,0,E=E,0,cos,8,I二马吕斯定律线偏振光通过偏振片P 前后的光强关系：设为,消光,注意：,入射光必须是线偏振光，不是自然光,是与cos,2,正比,9,消光注意：入射光必须是线偏振光，不是自然光9,15.3 反射光与折射光的偏振,一、布儒斯特定律,n,2,n,1,i,i,垂直入射面的E矢量占优势,平行入射面的E矢量占优势,入射角,i,变,反射、折射光的偏振度也变。

i,=,i,0,时，反射光只有,垂直,分量：,n,2,n,1,i,i,i,0,+,0,=90,10,15.3 反射光与折射光的偏振一、布儒斯特定律n2n1i,i,0,布儒斯特角,或,起偏角,由,有,布儒斯特定律,虽然反射光是E矢量垂直于入射面的线偏振光，但反射光中的垂直分量只占入射光中全部垂直分量的15%，反射偏振光非常微弱,这也说明了折射光依然是部分偏振光11,i0 布儒斯特角或 起偏角由 有布儒斯特定律虽然反射,二应用,用玻璃片堆获偏振光,i,0,(接近线偏振光),玻璃片堆,外腔式,激光器的谐振腔中开有布儒斯特窗，,可减少反射损失,i,0,i,0,激光输出,布儒斯特窗,M,1,M,2,i,0,i,0,12,二应用用玻璃片堆获偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆外,15.4光的双折射,一.双折射现象寻常光和非常光,双折射,双折射,方解石,晶体,当一束光,射到各向异性介质时，,可产生两束折射光的,现象,寻常光线(,o,光)：遵守折射定律,非常光线(,e,光)：不遵守折射定律,o,光和,e,光都是线偏振光o光和e光只在双折射,晶体的内部,才有意义,13,15.4光的双折射 一.双折射现象寻常光和非常光双折射,二.晶体的光轴与光线的主平面,1.晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为,晶体的光轴,。

方解石光轴方向就是从它的一个钝偶所作的,等分角线,即它与钝偶的三条棱线成等角A,B,光轴是一,特定的方向，,不是指一条特定的直线,单轴晶体：,只有一个光轴的晶体,例如，冰洲石、石英、红宝石等,双轴晶体：,有两个光轴的晶体,如云母、蓝宝石等.,14,二.晶体的光轴与光线的主平面 1.晶体的光轴,2.主平面,晶体中的,光线和光轴组成的平面一般情况下，o光主平面与e光主平面不重合o光主平面,光轴,o光,o光的振动方向垂直于自己的主平面,e光主平面,光轴,e光,e光的振动方向平行于自己的主平面,3.主截面,由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面e光主平面,o光主平面,若入射光在主截面内，则o光，e光的主平面重合，此时o、e光的振动方向互相垂直15,2.主平面 晶体中的光线和光轴组成的平面o光主平面光轴,15.5偏振光的干涉,一、椭圆偏振光与圆偏振光,通过,d,后，位相差,16,15.5偏振光的干涉 一、椭圆偏振光与圆偏振光通过d后，,四分之一波片,二分之一波片,通过晶片后的光成为圆偏振光,通过晶片后的光成为线偏振光，,振动方向旋转90,0,17,四分之一波片二分之一波片通过晶片后的光成为圆偏振光通过晶片后,二、,偏振光干涉,透光轴相互垂直,P,2,C,P,1,是一对振幅相等的相干光,18,二、偏振光干涉透光轴相互垂直P2CP1是一对振幅相等的相干,光强决定于两束光的总位相差,第一项为两光通过晶片产生的位相差,第二项是由于 方向相反引起的附加位相差,干涉的明暗条件,19,光强决定于两束光的总位相差第一项为两光通过晶片产生的位相差干,15.6旋 光 现 象,线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为,振动面的旋转,，也称,旋光现象,。

F,C,S,P,1,P,2,旋光物体,过滤器,未放置,C,时，,P,2,后是消光，变黑暗放置,C,后，,P,2,后黑暗变为明亮,旋转,P,2,一定角度，视场有消光现象20,15.6旋 光 现 象 线偏振光通过某些透明物质时,1.,不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面 向不同方向旋转面对光源观察，振动面右旋，右旋物质；,振动面左旋，左旋物质.,如：石英晶体，有右旋和左旋两种类型；,葡萄糖为右旋糖；果糖为左旋糖.,2.,振动面的旋转角,与波长有关，,波长给定则与旋光物质的厚度,d,有关称旋光恒量,3.,偏振光通过糖溶液、松节油时，振动面的旋转角,c,是旋光物质的浓度,21,1.不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面 向不同方向旋,22,22,。