光的偏振091218.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,*,*,*,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,*,*,*,3.16,未加玻璃片时,加玻璃片后,3.18,两反射光线均有半波损失故抵消，光程差为,1,缝衍射光强极大值的位置，在屏上重叠。,I,总强度的分布？,a,d,f,透镜,1,、各缝衍射光强度极大值位置重叠,总强度的分布，是两束光的相干叠加。,以双缝为例,观察屏,缝衍射：,4.3,光栅衍射,2,正入射光栅方程,明纹（主极大）条件：,0,p,焦距,f,缝平面,G,观察屏,透镜,L,d,sin,d,先不考虑衍射对光强的影响，只看,多光束的干涉。,2,、多光束干涉,（,multiple-beam interference,）,多光束干涉主极大的位置与缝的个数无关,k,=0,1,2,3,p,点为干涉主极大时：,0,p,焦距,f,缝平面,G,观察屏,透镜,L,d,sin,d,设有,4,个缝，,缝发的光在对应衍,射角,方向的,p,点的,光振动的振幅为,E,p,，,相邻缝发的光在,p,点的相位差为,。,每个,NE,p,E,p,k,=0,1,2,0,级亮纹中心：,1,级亮纹中心：,0,级亮纹和,1,级亮纹之间有暗纹吗？,4,条纹变窄、变亮。,暗纹条件：,各振幅矢量构成闭合多边形,0,/d,-(,/d,),-2(,/,d,),2,/d,I,sin,N,=4,0,级,1,级,相邻主极大间有,3,个 暗纹和,2,个次极大,主极大位置不变,5,N,个缝的暗纹，要求：,E,p,相邻主极大间距：,相邻暗纹间距：,相邻主极大间有,N,1,个暗纹和,N,2,个次极大,闭合,而：,6,主极大宽度即亮纹宽度,P180-181,7,sin,0,4,-8,-4,8,(,/d,),N=,4,N,2,I,0,单,多缝干涉,N,2,I,0,单,sin,0,4,8,-4,-8,(,/d,),光栅衍射,光强曲线,3,、光栅衍射,（,grating diffraction,）,（,1,）多缝干涉主极大受单缝衍射的调制,sin,0,I,0,单,-2,-1,1,2,(,/a,),单缝衍射,8,1,2,3,4,5,=,(a+b)sin,=,k,上式为,光栅方程,。,相邻狭缝对应点在衍射角,方向上的光程 差为：,=,(a+b)sin,1,、如果：,=k,，,相邻狭缝在衍射角,方向所发光在汇聚点,P,产生的振动同相，振动的叠加产生极大，可观测到明条纹，为,主极大,。,9,2,、如果：,k,，,相邻狭缝对应点在衍射角,方向所发光在汇聚点,P,产生的振动不同相，相差为：,如果上式满足这样的条件：,这样，用矢量来表示振动，矢量的合成必为闭合图形，即合矢量大小为零，该处对应暗纹。,N=3,，,k=1,N=4,，,k=2,即,相邻狭缝对应点在衍射角,方向所发光光程差为：,10,=,(a+b)sin,=,=,(,a+b)sin,=,0,=,(a+b)sin,=,+2/6,3,、两主极大之间还有一些次极大（,N-2,）。,=,(a+b)sin,=,+/6,暗纹,K,=1,暗纹,K,=2,次级大,K,=1.5,11,5.1,光的偏振状态,5.2,线偏振光的获得与检验,5.3,反射和折射光的偏振,5.4,双折射现象,光 的 偏 振 目 录,12,5.1,光的偏振状态,一、完全偏振光,E,播,传,方,向,振,动,面,线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：,E,E,y,E,x,y,x,1,、线偏振光,（,linearly polarized light,）,线偏振光表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,面对光的传播方向看,光矢量,E,光矢量垂直于传播方向,13,2,、圆偏振光,（,circularly polarized light,）,线、圆和椭圆偏振光,完全偏振光,椭圆偏振光,（,elliptically polarized light,）,右旋椭圆,偏振光,右旋圆,偏振光,观测,0,y,y,x,z,传播方向,/2,x,某时刻右旋圆偏振光,E,随,z,的变化,E,观测,14,为某个确定值的,线偏振光的合成。,圆,和,椭圆偏振光,可看成是两束频率相同、,传播方向一致、,振动方向相互垂直、,相位差,相位差,/2,或,3/2,x,y,y,x,x,，,y,振幅相同，,相位差不等于,0,，,2,/2,，,3/2,，,15,二、,完全非偏振光,自然光,（,natural light,）,垂直的、等幅的、,不相干,的线偏振光。,自然光的表示法：,没有优势方向,自然光的分解,一束自然光可分解为两束振动方向相互,不相干,E,H,E,1,H,1,E,2,H,2,E,3,H,3,E,4,H,4,16,三、部分偏振光,表示法：,自然光和完全偏振光的混合，就构成了,部分,部分偏振光可看成是自然光和线偏振,光的混合，,偏振光。,分解,不相干,平行板面的光振动较强,垂直板面的光振动较强,就是这种部分偏振光，,天空中的散射光和水面的反射光,它可以分解如下：,17,四、偏振度,（,degree of polarization,）,I,p,部分偏振光中包含的完全偏振光的强度,I,t,部分偏振光的总强度,I,n,部分偏振光中包含的自然光的强度,完全偏振光（线、圆、椭圆）,P,=1,自然光（非偏振光）,P,=0,部分偏振光,0,P,n,o,负晶体：,n,e,n,o,v,o,t,v,e,t,光轴,点波源,点波源,v,o,t,v,e,t,光轴,e,光：,(,v,e,v,o,),如：石英、冰,如：方解石、红宝石,v,o,t,光轴,光轴,v,e,t,v,o,t,62,e,e,三、单轴晶体中光传播的惠更斯作图法,1,、光轴平行晶体表面，自然光垂直入射,光轴,晶体,o,、,e,方向上虽没分开，,下面以负晶体,(,v,e,v,o,),为例，介绍该方法：,o,o,但速度上是分开的，,这仍是双折射。,以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法，,是研究光在晶体中传播的重要方法。,63,o,e,2,、光轴平行晶体表面，且垂直入射面，,晶体,光轴,r,e,i,v,o,t,v,e,t,o,e,c,t,自然光斜入射,在这种特殊的情况下，对,e,光也可以用,折射定律。,r,0,64,3,、光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射,e,方解石,光轴,o,此时,e,光的波面不再与其波射线垂直了。,为什么？,o,o,e,e,晶体,光轴,这正是前面演示的情形。,在各向同性介质中，波的传播方向总与波面垂直，故波线总与波面垂直。但在各向异性介质中，波线不一定与波面垂直。波的能量总沿波线向前传递。,65,四、偏振棱镜,光轴的取向使,e,光对应的恰是,n,e,。,n,o,（,1.6584,）,n,（,1.655,）,n,e,（,1.4864,）,i,临界角，,o,光全反射了，,e,光可通过。,偏振棱镜,可由自然光获得原方向的,高质量,的线偏振光。,光轴,光轴,方解石,方解石,加拿大树胶,(,n,=1.655),o,e,吸收涂层,i,格兰,汤姆孙棱镜,66,五、晶体的二向色性、晶体偏振器,某些晶体对,o,光和,e,光的吸收有很大差异，,例如，电气石对,o,光有强烈吸收，,光轴,e,光,电气石,光轴,对,e,光,吸收很弱，,用它就可以产生线偏振光。,这叫晶体的,二向色性,（,dichroism,）。,67,