第三章光的偏振 -.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,*,第,三,章,光的偏振,光波性质：,横波,c,电矢量,E,代表光的振动,光矢量,在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动状态,光的偏振态,非偏振光 完全偏振光 部分偏振光,一,.,非偏振光,(,自然光,),没有优势方向,自然光的分解,自然光的表示法：,1,光的偏振状态,在垂直于其传播方向的平面内,每一个光矢量都可以分解为,x,、,y,方向分量,注意：以上两相互垂直的分振动无固定相位关系,1,、线偏振光,E,播,传,方,向,振,动,面,线偏振光的表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,垂直光的传播方向的平面内,二,.,完全偏振光,E,E,y,E,x,y,x,右旋圆,偏振光,右旋椭圆,偏振光,2.,圆偏振光,椭圆偏振光,三,.,部分偏振光,部分偏振光,某一方向振动强于其他方向,部分偏振光的表示法：,平行纸面的光振动较强,垂直纸面的光振动较强,部分偏振光的分解,部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合,2,线,偏振,光的获得与检验,一,起偏,起偏：,从自然光获得偏振光,起偏器,:,起偏的光学器件,自然光,I,0,线偏振光,I,P,偏振化方向,(,透振方向,),偏振片的起偏,:,形象说明偏振片的原理,通光方向,腰横别扁担进不了城门,二,.,马吕斯定律,(,线偏振光入射偏振片,),I,0,I,P,P,E,0,E=E,0,cos,马吕斯定律,（,1809,）,消光,三,.,检偏,用偏振器件分析、检验光的偏振态,旋转一周,2,明,2,暗,自然光,部分偏振光,?,例,1.,三个偏振片,P,1,、,P,2,与,P,3,堆叠在一起，,P,1,与,P,3,的偏振化方向相互垂直，,P,2,与,P,1,的偏振化方向间的夹角为 30,。强度为,I,0,的自然光垂直入射到偏振片,P,1,，,并依次透过偏振片,P,1,、,P,2,与,P,3,，,若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光强为：,（A）,（B）C）,（D）,C,例,2.,有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度,w,绕光传播的方向顺时针旋转，如图所示。设入射自然光的光强为,I,。通过这一系统后，出射光的光强为何？,例,3.,一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的,5,倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为：,A ,(A)1/2;(B)1/5;,(C)1/3;(D)2/3.,3,反射和折射光的偏振,一,.,反射和折射时光的偏振,i,0,:,起偏角或布儒斯角,i,0,+,r,0,=90,O,布儒斯特定律,n,1,n,2,i,i,r,自然光反射和折射,后产生部分偏振光,n,1,n,2,i,0,i,0,r,0,线偏振光,起偏振角,若,n,1,=1.00(,空气,),，,n,2,=1.50(,玻璃,),，则：,二,.,玻璃片堆起偏,i,0,玻璃片堆,(,线偏振光,),(,接近线偏振光,),互余,例,.,如图所示，一束自然光入射到平玻璃板上，已知其上表面的反射光线,1,为完全偏振光。设玻璃板两侧都是空气，标明各反射、折射光线的偏振情况。,n,n,0,n,0,1,2,例,.,请将下列各图中反射光及折射光的偏振态画出来。图中,i,0,=tg,-,1,n,2,n1,ii,0,典例,将一介质平板放在水中，板面与水平面的夹角为,如图所示，已知折射率,n,水,=,1.333,，,n,介质,=,1.681,，现欲使水面和介质面反射光均为线偏振光，求,=?,偏振片的应用,眼镜,、,车灯、偏光镜头、,立体电影,声波是否也有偏振现象？能否利用两片声波偏振片制作消音装置？为什么？,例：立体电影,(1),如何测量不透明介质的折射率？,思考：,(2),在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？,拍摄橱窗时,未加偏振片,拍摄橱窗时,已加偏振片,拍摄玻璃窗内的物体时，用偏振片去掉反射光的干扰,1.,自然光以,60,的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知：,B ,（,A,）,折射光为线偏振光,30,；,（,B,）,折射光为部分偏振光，折射角为,30,；,（,C,）,折射光为线偏振光，折射角不能确定；,（,D,）,折射光为部分偏振光，折射角不能确定；,2.,一束自然光自空气射向一块平板玻璃,(,如图,),，设入射角等于布儒斯特角,i,0,，,则在界面,2,的反射光,B ,（,A,）,光强为零；,（,B,）,是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；,（,C,）,是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；,（,D,）,是部分偏振光。,3,.,两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动,180,时透射光强度发生的变化为,:,B ,（,A,）,光强单调增加；,（,B,）,光强先增加，后又减小至零；,（,C,）,光强先增加，后减小，再增加；,（,D,）,光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。,4.,一束光强为,I,0,的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成,45,角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为：,B ,（A）,（B）,（C）,（D）,5.,使一光强为,I,0,的线偏振光先后通过两个偏振片,P,1,和,P,2,.P,1,和,P,2,的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是,a,和,90,则通过这两个偏振片后的光强,I,是,:,C ,(B)0.,(A),(C),(D),(E),6,.,如图，,P,1,、,P,2,为偏振化方向间夹角为,a,的两个偏振片。光强为,I,0,的平行自然光垂直入射到,P,1,表面上，则通过,P,2,的光强,I=,。,若在,P,1,、,P,2,之间插入第三个偏振片,P,3,，,则通过,P,2,的光强发生了变化。实验发现，以光线为轴旋转,P,2,，,使其偏振化方向旋转一角度,q,后，发生消光现象，从而可以推算出的,P,3,偏振化方向与,P,1,的偏振化方向之间的夹角,a,=,。（,假设题中所涉及的角均为锐角，且设,a,a,）,I,I,0,P,1,P,3,P,2,7.,自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是,（,A,）,在入射面内振动的完全偏振光。,（,B,）,平行于入射面的振动占优势的部分偏振光。,（,C,）,垂直于入射面振动的完全偏振光。,（,D,）垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光,.,C ,8,.,有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度,w,绕光传播的方向旋转，如图所示。设入射自然光的光强为。试证明：此自然光通过这一系统后，出射光的光强为,外腔式激光管,加装,布儒斯特窗，,可使,出射光为线偏振光,外腔式激光器的布儒斯特窗,i,0,i,0,激光输出,布儒斯特窗,M,1,M,2,i,0,i,0,象,折射现,双,折射现,方解石晶体,CaCO,3,纸面,双折射现象,4,光在晶体中的双折射（,了解,）,方解石,o,e,e,o,一,.,双折射的概念,1.,双折射,n,1,n,2,i,r,o,r,e,(,各向异,性媒质,),自然光,o,光,e,光,2.,寻常光和非寻常光,o,光,:,遵从折射定律,e,光,:,一般不遵从折射定律,e,光折射线一般不在入射面内。,o,光和,e,光,都是线偏振光,双折射的本质是,o,光和,e,光的折射率不同，传播速度不同,o,光在入射面内,光,光,双,折,射,纸面,令,方解石晶体绕光线旋转,光,光,双,折,射,纸面,光,光,双,折,射,纸面,光,光,双,折,射,纸面,3晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时,不发生双折射，,该方向称为晶体的,光轴。,例如，方解石晶体,(,冰洲石,),A,B,光轴,102,光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴,。,单轴晶体：只有一个光轴的晶体,双轴晶体：有两个光轴的晶体,单轴晶体,方解石，石英，红宝石,云母，硫磺，蓝宝石,v,o,t,光轴,光轴,v,e,t,v,o,t,o,光,:,e,光,:,n,0,，,n,e,称为晶体的主折射率,根据,n,0,，,n,e,的关系可分为正、负晶体,4.,光在单轴晶体内的波面,正晶体,:,n,e,n,o,，,如石英,负晶体,:,n,e,n,o,，,如方解石,5.,单轴晶体的主平面,主平面,：单轴晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。,e,光,光轴,e,光的,主平面,o,光,光轴,o,光的,主平面,振动方向,主平面,振动方向,主平面,只有光轴在入射面内时，,o,、,e,光的主平面以及入射面重合在一起,