chap10-3 光的偏振(精品)

*,1,光的偏振,1,光的偏振性 马吕斯定律,一,.,光的偏振状态,1.,线偏振光,E,播,传,方,向,振,动,面,面对光的传播方向看,线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解,E,E,y,E,x,y,x,线偏振光的表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,2,.,自然光,自然光的光矢量在所有可能的方向上,且振幅,E,相等,.,光的偏振,E,E,y,E,x,y,x,线偏振光的表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,2,.,自然光,自然光的光矢量在所有可能的方向上,且振幅,E,相等,.,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垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,自然光的表示法：,3.,部分偏振光,某一方向的光振动比与之相,光的偏振性 马吕斯定律,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垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,自然光的表示法：,3.,部分偏振光,某一方向的光振动比与之相,垂直方向的光振动占优势的光,.,部分偏振光的分解,部分偏振光,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光,.,部分偏振光的表示法：,平行板面的光振动较强,光的偏振性 马吕斯定律,垂直板面的光振动较强,垂直方向的光振动占优势的光,.,部分偏振光的分解,部分偏振光,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光,.,部分偏振光的表示法：,平行板面的光振动较强,4.,圆偏振光和椭圆偏振光,偏振面,随时间旋转的光为圆或,椭圆偏振光,.,迎着,光线看,光矢量顺时针旋转为右旋偏振光,.,右旋椭圆,偏振光,光的偏振性 马吕斯定律,垂直板面的光振动较强,4.,圆偏振光和椭圆偏振光,偏振面,随时间旋转的光为圆或,椭圆偏振光,.,迎着,光线看,光矢量顺时针旋转为右旋偏振光,.,右旋椭圆,偏振光,y,y,x,z,传播方向,/2,x,某时刻左旋圆偏振光,E,随,z,的变化,E,0,1,.,起偏和检偏,二,.,偏振片的起偏和检偏,起偏,:,从自然光获得偏振光,.,起偏,原理,:,利用某种光学的不对称性,.,起偏器,:,起偏的光学器件,光的偏振性 马吕斯定律,y,y,x,z,传播方向,/2,x,某时刻左旋圆偏振光,E,随,z,的变化,E,0,1,.,起偏和检偏,二,.,偏振片的起偏和检偏,起偏,:,从自然光获得偏振光,.,起偏,原理,:,利用某种光学的不对称性,.,起偏器,:,起偏的光学器件,2,.,偏振片,如,利用某些物质能吸收某一方向的光振动,而让与这个方向垂直的光振动通过的性质,(,二向色性,),制成起偏器,.,检偏,:,检验偏振光,起偏器也就是检偏器,.,这种起,偏器,叫偏振片,.,非偏振光,线偏振光,光轴,电气石晶片,光的偏振性 马吕斯定律,2,.,偏振片,如,利用某些物质能吸收某一方向的光振动,而让与这个方向垂直的光振动通过的性质,(,二向色性,),制成起偏器,.,检偏,:,检验偏振光,起偏器也就是检偏器,.,这种起,偏器,叫偏振片,.,非偏振光,线偏振光,光轴,电气石晶片,3.,起偏示意图,自然光,I,0,线偏振光,I,P,偏振化方向,(,透光方向,),4.,检偏,用偏振器件分析、检验光的偏振态,.,偏振化方向,(,透光方向,),I,?,P,待检光,光的偏振性 马吕斯定律,3.,起偏示意图,自然光,I,0,线偏振光,I,P,偏振化方向,(,透光方向,),4.,检偏,用偏振器件分析、检验光的偏振态,.,偏振化方向,(,透光方向,),I,?,P,待检光,I,不变,？是什么光,I,变，有消光,？是什么光,I,变，无消光,？是什么光,三,.,马吕斯定律,当,偏振片旋转时,.,思考：,I,0,I,P,P,E,0,E=E,0,cos,光的偏振性 马吕斯定律,I,不变,？是什么光,I,变，有消光,？是什么光,I,变，无消光,？是什么光,三,.,马吕斯定律,当,偏振片旋转时,.,思考：,I,0,I,P,P,E,0,E=E,0,cos,消光,马吕斯定律,（,1809,）,例题,1,有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器,.,当它们的偏振化方向之间的夹角为,30,时,一束单色自然光穿过它们,出射,光,光的偏振性 马吕斯定律,消光,马吕斯定律,（,1809,）,例题,1,有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器,.,当它们的偏振化方向之间的夹角为,30,时,一束单色自然光穿过它们,出射,光,强为,I,1,;,当它们的偏振化方向之间的夹角为,60,时,另一束单色自然光穿过它们,出射强度为,I,2,且,I,1,=,I,2,.,求两束单色自然光的强度之比,.,解,:,由马吕斯定律,I,10,I,10,/2,I,1,同理:,光的偏振性 马吕斯定律,强为,I,1,;,当它们的偏振化方向之间的夹角为,60,时,另一束单色自然光穿过它们,出射强度为,I,2,且,I,1,=,I,2,.,求两束单色自然光的强度之比,.,解,:,由马吕斯定律,I,10,I,10,/2,I,1,同理:,取,I,1,=,I,2,两束,单色自然光的强度比为,:,2,反射和折射光的偏振,自然光反射和折射后产生,部分偏振光,n,1,n,2,i,i,r,一,.,反射时光的偏振,反射和折射光的偏振,取,I,1,=,I,2,两束,单色自然光的强度比为,:,2,反射和折射光的偏振,自然光反射和折射后产生,部分偏振光,n,1,n,2,i,i,r,一,.,反射时光的偏振,i,=,i,0,时，反射光只有垂直于入射面的光振动,.,线偏振光,n,1,n,2,i,0,i,0,r,0,S,起偏振角,且,布儒斯特定律,(,1812,年,),i,0,布儒斯特角或起偏角,由,反射和折射光的偏振,i,=,i,0,时，反射光只有垂直于入射面的光振动,.,线偏振光,n,1,n,2,i,0,i,0,r,0,S,起偏振角,且,布儒斯特定律,(,1812,年,),i,0,布儒斯特角或起偏角,由,有:,i,0,+,r,0,=90,O,若,n,1,=1.00(,空气,),，,n,2,=1.50(,玻璃,),，,二,.,玻璃片堆折射的偏振,当,i,=,i,0,时,则,:,反射和折射光的偏振,有:,i,0,+,r,0,=90,O,若,n,1,=1.00(,空气,),，,n,2,=1.50(,玻璃,),，,二,.,玻璃片堆折射的偏振,当,i,=,i,0,时,则,:,自然光从空气,玻璃,玻璃片堆,i,0,(,接近线偏振光,),I,I,0,3,双折射 偏振棱镜,一,.,双折射的概念,1,.,双折射现象,双折射 偏振棱镜,自然光从空气,玻璃,玻璃片堆,i,0,(,接近线偏振光,),I,I,0,3,双折射 偏振棱镜,一,.,双折射的概念,1,.,双折射现象,一束,光线进入某种晶体,产生两束折射光叫双折射,.,方解石,o,e,e,o,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,(,o,光,),和非寻常光,(,e,光,),双折射 偏振棱镜,一束,光线进入某种晶体,产生两束折射光叫双折射,.,方解石,o,e,e,o,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,(,o,光,),和非寻常光,(,e,光,),o,光,:,遵从折射定律,e,光,:,一般不遵从折射定律,e,光折射线也不一定在入射面内,.,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,。,双折射 偏振棱镜,o,光,:,遵从折射定律,e,光,:,一般不遵从折射定律,e,光折射线也不一定在入射面内,.,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,),光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴,.,A,B,光轴,102,主截面,:,晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面,.,如图入射时,入射面就是主截面,.,4.,主平面和主截面,双折射 偏振棱镜,例如，方解石晶体,(,冰洲石,),光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴,.,A,B,光轴,102,主截面,:,晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面,.,如图入射时,入射面就是主截面,.,4.,主平面和主截面,109,71,法线,入射线,主,截面,光轴,主,平面,:,晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面,.,一般情况下,o,主平面与,e,主平面是不重合的,.,实验表明,:,o,光是光,矢量与,o,主平面垂直的线偏振光,.,双折射 偏振棱镜,109,71,法线,入射线,主,截面,光轴,主,平面,:,晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面,.,一般情况下,o,主平面与,e,主平面是不重合的,.,实验表明,:,o,光是光,矢量与,o,主平面垂直的线偏振光,.,光轴,光轴,e,光是光,矢量与,e,主平面平行的线偏振光,.,当,光轴在入射面内时,主截面,o,主平面,e,主平面都重合,.,o,光,法线,e,光,法线,o,光,e,光,二,.,惠更斯原理对双折射 的解释,双折射 偏振棱镜,光轴,光轴,e,光是光,矢量与,e,主平面平行的线偏振光,.,当,光轴在入射面内时,主截面,o,主平面,e,主平面都重合,.,o,光,法线,e,光,法线,o,光,e,光,二,.,惠更斯原理对双折射 的解释,1.,晶体的主折射率，正晶体、负晶体,v,o,t,光轴,在双折射晶体中,o,光沿各向传播的速度相同,故,o,波波面为球面,;,e,光沿各向的传播速度不同,e,波面为椭球面,.,两者沿光轴方向传播速度相同,.,o,光:,双折射 偏振棱镜,1.,晶体的主折射率，正晶体、负晶体,v,o,t,光轴,在双折射晶体中,o,光沿各向传播的速度相同,故,o,波波面为球面,;,e,光沿各向的传播速度不同,e,波面为椭球面,.,两者沿光轴方向传播速度相同,.,o,光:,光轴,v,e,t,v,o,t,e,光:,正晶体,:,n,e,n,o,负晶体,:,n,e,n,o,(,v,e,v,o,),n,0,，,n,e,称为晶体的主折射率,子波源,v,o,t,v,e,t,光轴,v,o,t,v,e,t,光轴,正晶体,(,v,o,v,e,),负晶体,(,v,o,n,o,负晶体,:,n,e,n,o,(,v,e,v,o,),n,0,，,n,e,称为晶体的主折射率,子波源,v,o,t,v,e,t,光轴,v,o,t,v,e,t,光轴,正晶体,(,v,o,v,e,),负晶体,(,v,o,69,全反射,.,两尼科耳,棱镜的主截面间的夹角由,30,转到,45,.(1),当入射光是自然光时,求转动前后透射光的强度之比,;(2),当入射光是线偏振光时,求转动前后透射光的强度之比,.,例题,2,双折射 偏振棱镜,o光:,而,i,=76,69,全反射,.,两尼科耳,棱镜的主截面间的夹角由,30,转到,45,.(1),当入射光是自然光时,求转动前后透射光的强度之比,;(2),当入射光是线偏振光时,求转动前后透射光的强度之比,.,例题,2,(1),入射光为自然光夹角为,30,时,夹角为,45,时,所以,(2),入射光为线偏振光,夹角为,30,时,解,:,尼科耳棱镜出射为振动面在主截面内的线偏振光,.,主截面即偏振化方向,.,双折射 偏振棱镜,(1),入射光为自然光夹角为,30,时,夹角为,45,时,所以,(2),入射光为线偏振光,夹角为,30,时,解,:,尼科耳棱镜出射为振动面在主截面内的线偏振光,.,主截面即偏振化方向,.,夹角为,45,时,所以,4,旋光,现象,一,.,物质的旋光性,线偏振光通过某些物质，其振动面发生旋转,旋光,现象,夹角为,45,时,所以,4,旋光,现象,一,.,物质的旋光性,线偏振光通过某些物质，其振动面发生旋转,旋光物质,l,旋光率,对固体的旋光物质,:,溶液的浓度,可制成,“,量糖计,”,二,.,量糖术,对溶液有,溶液的旋光率,人为双折射,现象,旋光,现象,谢 谢！,