13-.6-光的偏振》

第六节光的偏振第十三章光复习：•在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上．在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可以不同．•例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动．•当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确定的．一、偏振现象•取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波.现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）．如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）．形象说明偏振片的原理通光方向腰横别扁担进不了城门•如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）．受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波?•偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片．偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样．•现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验．•当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变．当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱．当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零.产生上述现象的原因：1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．这种光叫做自然光.2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过．也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振．只有横波才有偏振现象．3、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大．4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．所以，光是一种横波．光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直．•课外知识多知道：布鲁斯特角(Brewster'slaw)•自然光经电介质界面反射后，反射光为线偏振光所应满足的条件。首先由英国物理学家D.布儒斯特于1815年发现。自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。此规律称为布儒斯特定律。光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。•玻片堆是由许多表面互相平行的玻璃片组成，自然光以布儒斯特角入射时，垂直于入射面的振动分量在每个界面上均要发生反射，而平行于入射面的振动分量则完全不能反射，故从玻片堆透出的光基本上只包含平行分量。玻片堆可用作起偏器。•自然光在两种各向同性媒质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振动多于平行振动，折射光中平行振动多于垂直振动。•当入射角满足关系式tgi0=n2/n1时，反射光为振动垂直于入射面的线偏振光，•该式称为布儒斯特定律（Brewsterlaw)，i0为起偏振角或布儒斯特角。•当光线以起偏振角入射时，反射光和折射光的传播方向互相垂直，即：i0+r=90光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚．如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰．二、偏振现象的应用用偏光镜消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见玻璃门表面的反光很强用偏光镜减弱了反射偏振光不加偏振片拍摄，橱窗中景物模糊不清加偏振片拍摄，景物变清晰•我们从液晶电视中看到的是什么光?偏振光?自然光是对人眼无害的，而非自然光的光线，长久观看是会对人眼有害的。•太阳光、电灯光以及CRT显像管（阴极射线管）、日光灯管、LED（发光二极管）、等离子电视画面发出的光都属于自然光，而且各个方向振动的光波强度也都相同。•别的姑且先不说，液晶电视电视发出的究竟是不是自然光呢?透过偏振镜去看屏幕画面，缓缓转动镜片。如果是液晶，当镜片转到某一位置时，画面就是漆黑一片与关机一样。CRT电视机、等离子电视机不管怎么镜片转都能看到画面，只是亮度稍有变化。唯独液晶电视不行，有一个位置会一片漆黑。这是因为，此时电视发出的偏振光正好与你手中的镜片阻止透过的那一角度的偏振光重合，光线就全部被挡住。•液晶屏自身不能发光，需要屏背后的灯管进行发光，而等离子和显像管电视都是主动发光，不需要背后的光源。•所以看久了液晶电视或者显示器眼睛会有干涩的感觉。•一般情况下，主动发光的都是自然光。课外知识多知道：生活中哪些是偏振光？偏振光对眼睛有何伤害？偏光镜头立体电影例两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（）A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强D、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强分析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强度达到最大当其中一个偏振片转动180度的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光先增强，又减小到零，选项A正确．再见