2022年高三物理 第二十章 光的波动性 四、光的偏振(备课资料)

2022年高三物理 第二十章 光的波动性 四、光的偏振(备课资料)备课资料偏振光与自然光既然光是横波，具有偏振性，为什么通常光源发出的光不能直接显示出偏振现象呢？我们知道，两束光在路程差很大（达108个波长）时，还能观察到干涉现象.这一事实说明，在108次振动开始时刻和终了时刻的两部分光还是相干的，它们的振动方向在这一时间间隔内还能够保持在同一平面内.可见在相当长的一段时间内，个别原子的辐射不仅能保持初位相不变，而且还能保持偏振的性质不变，因此可以认为每一个辐射原子每次所发射的是一系列平面偏振的电磁波.然而在通常光源中，那些排列毫无规律且数量又众多的辐射原子，它们在同一时间内发出的光各自具有不同的初位相和不同的振动面；而且每个原子在每次发光后，在某一时刻又将以新的初相位和新的振动面重新发光，所以通常光源发出的许多列光波，它们的振动面可以分布在一切可能的方位.平均看来，任何方向都有相同的振动能量，也就是说，E矢量对于光的传播方向是对称而又均匀分布的.这种由通常光源所辐射的光波，其E矢量在垂直于光波的传播方向上既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，也就是说，在各个取向上E矢量的时间平均值是相等的，这就是自然光.如图2025（a）.图2025在自然光中，任何取向的E矢量都可分解为相互垂直的两个方向（例如x和y方向）上的分量，所有取向的E矢量在这两个方向上的分量的时间平均值必相等.也就是说，自然光可以用强度相等、振动方向互相垂直的两个平面偏振光来表示.但必须注意，由于自然光中各E矢量之间无固定的位相关系，因而其中任何两个取向不同的E矢量不能合成为一个单独矢量，如图2025（b）.