text15光的偏振

nullnull第十五章 光的偏振 Polarization of Light迪士尼的立体电影null 对横波而言，波的振动方向对传播方向不具有对 称性。这种不对称性称之为偏振。§15.1 光的偏振 马吕斯定律 Polarization of Light Malus law 一、偏振光、自然光、部分偏振光1.偏振光电矢量E只限于垂直于传播方向的某 一确定平面内的光。（线偏振光）null示：或表示：平行于板面振动垂直于板面振动振动面--电矢量所构成的平面称为偏振光的振动面。null表示：在垂直于传播方向的两正交方向上，光矢量的平均值相等。结论：自然光的横波性被发光 的随机性所破坏或掩盖。2.自然光普通光源发光的特点：1）一个原子发出的某个波列的光是平面偏振光；2）大量原子所发出的光的振动面是随机的， 且各个方向的几率相同。null表示：3.部分偏振光光矢量的平均值在某一方向上强，与之垂直 的另一方向上相对较弱。平行于板面的光振动强 垂直于板面的光振动弱。垂直于板面的光振动强 平行于板面的光振动弱。null偏振度（了解）若一偏振光，光强最强的方向的光强的平均值 为Imax，与之垂直方向的光强平均值为Imin，则：偏振度：讨论：完全偏振光部分偏振光自然光null自然光偏振光null2.偏振片的用途A）起偏振器I0I0/2B）检偏振器偏振光变暗不变暗I0I0起偏--从自然光获得偏振光检偏--检查某束光是否是偏振光；null三、马吕斯定律P1 若P1 P2的偏振化方向间的夹角不是0，也不 是90度，则出射的光强为多少？垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强：或：变暗P2nullI=I0cos2null例：一束自然光，光强度为I0，让其出射两个偏振 片，两个偏振片之间的夹角为450，求从第二 个偏振片出射的偏振光强度。解：I0null§15.2 反射和折射光的偏振 布儒斯特定律一、反射和折射光中的偏振现象1.反射光中垂直入射面 的振动强；2.折射光中平行于入射 面的振动强； Polarization of reflection and refraction. Brewster’s lawnull二、布儒斯特定律（1815年）反射光为全偏振光 折射光为部分偏振光；反射光与折射光 互相垂直。null解决办法：多次反射 和折射。玻璃堆：问：1）反射光强一般 较小；2）折射光仍为部 分偏振光。通过反射与折射获得偏振光null入射角为布儒斯特角时：由布儒斯特定律：即：当光从折射率为n2的介质入射到折射率为n1 的介质时，反射光仍为偏振光。null§15.3 双折射 Birefringence一、双折射现象O光e光双折射方解石双折射现象--同一束光线通过折射后 分为两束的现象二、寻常光和非寻常光（1687年惠更斯研究）1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（O光） 一束叫非常光（e光） 2）O光遵守折射定律， 而e光不遵守所知的折射定律。nullO光e光（与入射角有关 且不为定值）对O光：对e光：为什么？方解石 caco3null三、晶体的光轴、主截面、主平面1.光轴---当光在晶体中传播时，不发生双折射 的方向。光轴对方解石而言：光轴是从101.9º 纯角引直线，使之和它各边 成等角的直线（OO’）注意：光轴仅代表一个方向， 与OO’平行的线都是光轴。有两个光轴的晶体称双晶体（云母、硫磺等）78.1078.10101.90null光轴2.主截面--晶面法线与光轴组成的平面3.主平面--光轴和晶体内 任一条光线组成的平面。O光与e光都有各自的主平面。注意：且o光：是振动面垂直于主平面的偏振光；e光：是振动面平行于主平面的偏振光；null在晶体内一个点波 源发光的波阵面：正晶体 (石英）负晶体 (方解石）o光e光4.正晶体与负晶体null四、偏振棱镜自然光尼科尔棱镜（W·Nicol 1928年）no=1.658ne=1.486o光e光O光以76º入射到阿拉伯树胶，产生 全反射。e光出射成为偏振光A’C’方解石null五、偏振光的应用汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜1、防止对面来的灯光耀眼null2、放立体电影原理：利用人眼的双眼效应双眼睁开一只眼睁开， 一只眼关闭拍摄：null立体电影原理：null3.偏振光的干涉---通过干涉条纹了解应力分布 ---光弹性力学4.克尔效应----透明的非晶体在外电场的作 用下，分子定向排列，变成各向异性，从 而产生双折射现象。可作继电器，广泛用于高速摄影、激光通讯等5.旋光效应null用惠更斯原理解释双折射现象先明确一个概念：在各向同性的介质中，nullo光e光晶体（负晶体）1）入射面与主截面平行的情况A）光轴与晶体表面有一夹角（斜入射）null（负晶体）1）入射面与主截面平行的情况B）光轴与晶体表面有一夹角（正入射）自然光null（负晶体）C）光轴与晶体表面平行（正入射）自 然 光o光e光O e二光通过厚度d的光程差：四分之一波片二分之一波片（半波片）null自 然 光o光e光光轴（负晶体）D）光轴与晶体表面垂直（正入射）nullo光e光光轴负晶体o光e光朝左看看到了！nullo光e光O光e光2）渥氏棱镜（Wouaston）o光e光O光、e光是相对主截面而言的O光垂直主截面，e光平行主截面O、e二光通过晶体 后被分得很开，从 而获得偏振光。