光的偏振www00jacom高三物理课件

2020/6/1512020/6/152§14.10线偏振光自然光1、自然光特点（1）在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概率均等.XYZu自然光可以用下图表示E没有优势方向这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。IIIyx212020/6/153Ex和Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动,总光强yxyxIIIII22——非相干叠加EyEx（2）自然光可以分解为两束等振幅的、振动方向互相垂直的、不相干的线偏振光。IIIyx21自然光的分解2020/6/1542、线偏振光uE光矢量（）只在一个固定平面内沿单一方向振动的光叫线偏振光（也称平面偏振光）。E光振动方向与传播方向决定的平面称为振动面.·线偏振光表示法2020/6/155线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解:sincosEEEEyxEx,Ey的大小依赖于x,y方向的选取。线偏振光可以看成两个相互垂直的同频率的简谐振动的合成，它们的相位差是,xy0EEyExyx光的偏振性说明了:光是横波。2020/6/1563.部分线偏振光完全偏振光和自然光是两种极端情形，介于二者之间的一般情形是部分偏振光。部分偏振光可以看成自然光和线偏振光的混合。xyz部分偏振光及其表示法垂直纸面的光振动较强在纸面内的光振动较强2020/6/157§14.11偏振片的起偏和检偏一、起偏起偏的原理:利用某种形式的不对称性,如（1）物质的二向色性，（2）散射，（3）反射和折射，（4）双折射….从自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器件叫“起偏器”。2020/6/158偏振片是利用晶体的二向色性起偏。（对某一方向的光振动有强烈吸收）偏振片（Polaroid）1928年一位19岁的美国大学生（E.H.Land）发明的。是由自然光获得线偏振光的平面片状器件，通常用P表示。例如，把硫酸碘奎宁的针状粉末有序地蒸镀在透明的基片上。2020/6/159用偏振片起偏,在忽略偏振片的吸收的情况下出射光强021IIxyzz线栅起偏器入射电磁波起偏原理类似于导电线栅的作用。(如把富含自由电子的碘附在拉伸的塑料薄膜上）2020/6/1510二、检偏用偏振器件分析、检验光束的偏振状态称“检偏”。偏振片既可“起偏”又可“检偏”。设入射光可能是自然光、线偏振光或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？以光线为轴转动P:I不变—？I变，有消光—？I变，无消光—？自然光线偏振光部分偏振光I?P待检光2020/6/151102I0II0I0I起偏器1P检偏器2P21//PP21PP0I02I一般情况下I=？2020/6/1512PI0IPE0E=E0cos,200EI20cosII0max0III，02I，马吕斯定律（1809）——消光2202cosEEI三、马吕斯定律线偏振光经过偏振片前后的光强关系2020/6/1513例题17-13用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。解:令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2/2。按照马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为60cos22212II所以30cos21211II但按题意21II60cos30cos2221II即3130cos60cos43412221II2020/6/1514例题17-13用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。解:令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2/2。按照马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为60cos22212II所以30cos21211II但按题意21II60cos30cos2221II即3130cos60cos43412221II2020/6/15151P0I21PP2P3P你能说明为什么吗？？2020/6/1516布儒斯特角bi2i1i2n1n2n1n反射光——垂直入射面振动的成分多。折射光——？部分偏振光偏振光0290iib221sinsinininb§14.12反射和折射光的偏振12nntgib2020/6/1517布儒斯特定律互余空气→玻璃玻璃→空气°°42’3350.100.118’5600.150.11010tanitani12nntgib2020/6/15181n1n2nbi平行玻璃板上表面反射光是偏振光.12nntgib21nnitgb？注意：上表面的折射角等于下表面的入射角bbininsinsin21090bbiibbininsincos21通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要以反射获得较强的偏振光，你有什么好主意？bi下表面的反射光是否也是偏振光？！=2020/6/1519玻璃片堆要提高反射线偏振光的强度，可利用玻璃片堆的多次反射。空气→玻璃0°42’33i’玻璃→空气0°18’56ii’0i0i0i’0i’0················i0··············玻璃片堆2020/6/1520应用：②制成偏光眼镜，可观看立体电影。③若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，可以避免汽车会车时灯光的晃眼。①测量不透明介质的折射率？2020/6/1521④在拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰未装偏振片装偏振片2020/6/1522⑤外腔式激光管加装布儒斯特窗减少反射损失。假如封闭管子两端的玻璃窗口是垂直于管轴线的玻璃片，那么自然光每经过一个窗口表面就有大约4%的反射损失(96%透入)。光在M1M2之间每个单程要4次穿过窗口表面。这样，光来回反射时，反射损耗太大就不能形成激光。·········i0i0·激光输出布儒斯特窗M1M2i0i02020/6/1523光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后光强为I0/8，已知P1P3，问：P1、P2间夹角为何？解分析P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2201II212cosII222223sincosIII8sincos20220II045例题2020/6/1524一、双折射现象各向同性媒质：在其中传播的光，沿各个方向速度相同。各向异性媒质：在其中传播的光，沿不同方向速度不同。石英、方解石、水晶、玉石……eo双折射现象2211sinsininin遵守—寻常光（o）—no不遵守—非常光（e）—n注意：寻常、非常指光在折射时是否遵守折射定律，o光、e光也只在晶体内部才有意义。§14.13光的双折射2020/6/1525二、光轴主平面主截面主截面—由晶体的光轴与表面法线决定。主平面—由光轴与光线决定。o光振动垂直于o光的主平面。e光振动平行于e光的主平面。光轴—晶体中的方向，沿此方向o、e光速度相同—无双折射。单光轴晶体：石英、方解石双光轴晶体：云母、黄玉…Zoe当入射面和主截面重合时o光、e光的主平面、主截面三者重合。2020/6/1526v0三、主速度、主折射率ZZ沿光轴方向e、o光速度相同负晶体正晶体vo、ve称晶体的主速度，相应的折射率no、ne称晶体的主折射率.vevevo2020/6/1527四、利用双折射获得线偏振光1.尼可尔棱镜68ACNM906848······ACNMeeo2020/6/1528前一半nn2、沃拉斯顿棱镜（偏光分束镜）ZZ方解石noneo光e光e光后一半o光注意：光在两块方解石中都是垂直光轴传播。折射角小于入射角折射角大于入射角2020/6/1529ZZ请你练习画出自然光垂直通过洛匈棱镜（方解石磨制）o光、e光的传播方向，振动方向！o光e光o光e光2020/6/1530对o光和e光的吸收有很大差异。电气石Z1mm厚的电气石可将o光吸收净，e光却有剩余——可制成偏振片。3、二向色性晶体2020/6/1531对吗？例题用方解石切割成正三角形截面的棱镜，自然光以i角入射，定性画出o光、e光的振动方向，传播方向。光轴解：方解石——负晶体——垂直光轴方向vevoo光e光ie光o光o光、e光只在晶体内部才有意义！