大学物理课件光的偏振.ppt
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1、第十二章光的偏振第十二章光的偏振 121,2自然光和偏振光自然光和偏振光 一、偏振是横波的特性一、偏振是横波的特性ZXY偏振:光矢量只在垂直于传播方向的平面内某一方向偏振:光矢量只在垂直于传播方向的平面内某一方向 振动,或某一方向振动较强。振动,或某一方向振动较强。偏振现象是横波区别于纵波的重要标志。偏振现象是横波区别于纵波的重要标志。只有横波有偏振现象。只有横波有偏振现象。二、自然光、偏振光及其表示二、自然光、偏振光及其表示1、定义:、定义:自然光:在垂直于传播方向的平面上光矢量自然光:在垂直于传播方向的平面上光矢量 具有各个方向的振动,且振动具有各个方向的振动,且振动 概率相等,在垂直传播
2、方向的平面概率相等,在垂直传播方向的平面 上上 矢量振幅完全相等。矢量振幅完全相等。XY偏振光(线偏振光):在垂直传播方向的偏振光(线偏振光):在垂直传播方向的 平面上,只有一个确定的方向有平面上,只有一个确定的方向有 光矢量光矢量 的振动。的振动。XY部分偏振光:在垂直传播方向的平面上,部分偏振光:在垂直传播方向的平面上, 光矢量光矢量 在某一方向的振动较强。在某一方向的振动较强。2、表示方法:、表示方法:振动面:光矢量的振动方向与传播方向振动面:光矢量的振动方向与传播方向 所构成的平面。所构成的平面。用用短线(或双箭头)表示纸面内的光振动;短线(或双箭头)表示纸面内的光振动;点表示垂直于纸
3、面的振动;点表示垂直于纸面的振动;疏密程度表示该振动方向的振动强度。疏密程度表示该振动方向的振动强度。自然光自然光部分偏振光部分偏振光线线偏振光偏振光三、线偏振光的获得方法和检验方法三、线偏振光的获得方法和检验方法1、获得方法:、获得方法:(1)起偏法:)起偏法:起偏起偏-从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光检偏检偏-检查某束光是否是偏振光;检查某束光是否是偏振光;起偏振器起偏振器-从自然光获得偏振光的装置;从自然光获得偏振光的装置;检偏振器检偏振器-检查某束光是否是偏振光的装置。检查某束光是否是偏振光的装置。透明玻璃片透明玻璃片涂有金鸡纳霜或碧硒(电涂有金鸡纳霜或碧硒(电气石)等材料的簿膜气
4、石)等材料的簿膜偏振片:偏振片:自然光自然光偏振光偏振光偏振化方向偏振化方向具有竖直偏振方向具有竖直偏振方向的偏振膜。吸收了的偏振膜。吸收了水平方向的光振动水平方向的光振动(2)反射法:)反射法: 自然光以一定条件入射到两介质界面上,反射光自然光以一定条件入射到两介质界面上,反射光和折射光分别为部分偏振光。和折射光分别为部分偏振光。(3)利用玻璃堆多次反射和折射获得完全偏振光(线)利用玻璃堆多次反射和折射获得完全偏振光(线偏振光)。偏振光)。(4)利用双折射晶体的棱镜获得。)利用双折射晶体的棱镜获得。2、检验方法:、检验方法: 用偏振片检验用偏振片检验变暗变暗自然光自然光I0I0四、马吕斯定律
5、四、马吕斯定律 若若P1 P2的偏振化方向间的夹角不为的偏振化方向间的夹角不为0,也不为,也不为90度,度,则出射的光强为多少?则出射的光强为多少?P1自然光自然光I0I0变暗变暗E E/P2垂直方向的分量被偏振片吸收,故出射的光强:垂直方向的分量被偏振片吸收,故出射的光强:或:或:马吕斯定律马吕斯定律(其中其中 )马吕斯定律:强度为马吕斯定律:强度为I0的偏振光透过检偏振片后的偏振光透过检偏振片后 强度变为强度变为I=I0cos2 。( 为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向间的夹角。)向间的夹角。)例例12-1图例例12-1, 波长为波长为 的平
6、行单色光垂直入射到缝宽为的平行单色光垂直入射到缝宽为a的单缝上,在缝的单缝上,在缝后凸透镜后凸透镜L的焦平面的焦平面E处有一观察屏,如例处有一观察屏,如例12-1图所示。若在缝前图所示。若在缝前盖上两块偏振片盖上两块偏振片P1和和P2,两块偏振片各遮盖一半缝宽,而且,两块偏振片各遮盖一半缝宽,而且P1的的偏振化方向与缝平行,而偏振化方向与缝平行,而P2的偏振化方向与缝垂直,试问:的偏振化方向与缝垂直,试问:(1)屏上的衍射条纹宽度宽度如何变化?)屏上的衍射条纹宽度宽度如何变化?(2)自然光通过偏振片后,光强如何变化?)自然光通过偏振片后,光强如何变化?解解 (1)当没有)当没有P1、P2时,屏
7、上为单缝衍射图样,中央明纹的角时,屏上为单缝衍射图样,中央明纹的角宽度为宽度为中央明纹在屏上的线宽度为中央明纹在屏上的线宽度为第第k级明纹的角宽度为级明纹的角宽度为当当 很小时,有很小时,有即即其线宽度为其线宽度为当加上当加上P1,P2后,单色入射光分为振动方向相互垂直的两束单色后,单色入射光分为振动方向相互垂直的两束单色平行光,相当于宽度为平行光,相当于宽度为a/2的两条狭缝的单缝衍射。由于它们不相干的两条狭缝的单缝衍射。由于它们不相干则各自在屏上形成单缝衍射条纹,屏上为两缝对应条纹的非相干叠则各自在屏上形成单缝衍射条纹,屏上为两缝对应条纹的非相干叠加,但它们产生的中央明纹中心与未加加,但它
8、们产生的中央明纹中心与未加P1,P2之前重合。由于此之前重合。由于此时时a =a/2,所以,所以即衍射条纹谱线宽度加倍即衍射条纹谱线宽度加倍 (3)自然光通过偏振片后,光强减半,再加上条纹加宽,因此光)自然光通过偏振片后,光强减半,再加上条纹加宽,因此光强进一步减弱。强进一步减弱。例12-2图 【例例12-2】 如图如图(a)所示,在两块偏振化方向相互垂直的正交偏所示,在两块偏振化方向相互垂直的正交偏振片振片P1和和P3之间插入另一块偏振片之间插入另一块偏振片P2,光强为,光强为I0的自然光垂直入的自然光垂直入射于偏振片射于偏振片P1,求转动,求转动P2时,透过时,透过P3的光强与转角之间的关
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