光的偏振-3概述

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,*,第三部分,光的偏振,理解自然光与偏振光的区分；,理解布儒斯特定律和马吕斯定律；,了解双折射现象；,了解反射光和散射光的偏振特性。,教学根本要求,光的,波动性,光的干涉、衍射,光波是,横波,光的偏振,前言,光矢量振动方向与光线传播方向垂直，从而消失各种偏振状态。,c,光矢量对光传播方向是不对称的,电磁波：,17.9,自然光和偏振光,一.自然光非偏振光,2.,定义：在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量呈对称分布的光。,1.一般光源发光特点,从统计规律上来说，光振动将在垂直于光速的平面上遍布全部可能的方向，而且全部可能的方向上相应光矢量的振幅光强度都是相等的。,任何取向的一个光矢量都可分解为两个相互垂直方向上的重量。,3.,自然光,的分解：,c,自然光可分解为两个振动方向相互垂直、振幅相等、但不相干无确定的相位关系的光振动。,由于自然光的对称性，全部取向的光矢量在这两个方向上的重量的时间平均值彼此相等。,留意：两者的光强度各等于自然光总光强度的一半,注意,2.,各光矢量间无固定的相位关系,1,.,二,互相,垂直方向是任选的,符号表示,4.,自然光的表示法,二.偏振光线偏振光,1.,定义：光振动只沿某一固定方向的光,振动面,面对光的传播方向看,y,x,2.,线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解,符号表示,3.,线偏振光的表示法,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,O,介绍,圆、椭圆偏振光,三.局部偏振光,3.,符号表示,局部偏振光可视为自然光和线偏振光的混合,部分偏振光的分解,部分偏振光,1.定义：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为局部偏振光。,2.,分解,偏振态是纯理念上的描述，无法用仪器或眼睛给出直接显示或观看的。,对于光的偏振态的推断，均凭借光通过偏振元件以后透射光强的变化特点而获得的。,留意,一,.,偏振片,1.,制作：形成“,碘链,”,导线,2.,特性：当自然光入射时，沿碘链方向的光振动不能通过偏振片，垂直于碘链方向的光振动就能通过偏振片。,3.,通光方向,或,偏振化方向,偏振化方向,由介质吸取引起的光的偏振,利用介质的选择吸取产生线偏振光。,自然光 线偏振光,检偏器,P,2,起偏,与,检偏,起偏器,P,1,二,.,起偏与检偏,1.,起偏器：用来产生偏振光的偏振片,2.,检偏器：用来检验光的偏振状态的偏振片,P,1,P,2,三,.,马吕斯定律,(,1880,年,),检偏器,起偏器,P,1,P,2,马吕斯定律：,强度为,I,0,的偏振光通过检偏振器后，出射光的强度为,例,1,有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它们偏振化方向间的夹角为 时,一束单色自然光穿过它们，出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ，且 。求两束单色自然光的强度之比。,解,设两束单色自然光的强度分别为 和 。,经过起偏器后光强分别为 和 。,经过检偏器后,在两块正交偏振片 之间插入另一块偏振片 ，光强为 的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动 透过 的光强 与转角的关系。,讨论,若,在 间变化，如何变化,？,四,.,偏振片的应用,消眩光,眩光(光亮刺眼的光)：往往是由各种光滑外表反射而来的镜面式反射光和由粗糙外表反射来的漫反射光重叠而成的 局部偏振光,要去除眩光，只要将反射光中的线偏振光局部去掉就行了。,各种用途的偏振眼镜就是依据这个原理而设计的。,反射光中的线偏振光局部进入眼睛，视网膜上的神经在它的电场作用下，简洁产生疲惫的感觉，而且视物不清，这对人眼是有害的。,空气,入射面：,入射光线和法线所成的平面。,反射光：局部偏振光，垂直于入射面的振动多于平行于入射面的振动。,理论和试验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关,一,.,反射光的偏振状态,玻璃,17.10,由反射引起的光的偏振,折射光：局部偏振光，平行于入射面的振动多于垂直于入射面的振动。,二,.,布儒斯特定律,(,1812,年,),反射光为线偏振光，且光振动垂直于入射面，折射光为局部偏振光。,当 时，,(1)反射光和折射光相互垂直。,讨论,玻璃,空气,布儒斯特角,(,起偏振角,),(2),根据光的,可逆性,，当入射光以 角从 介质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角。,玻璃,玻璃,讨论,争论以下光线的反射和折射(起偏振角 i0)。,1,空气,例,一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角为布儒斯特角 ，问：在界面 2 的反射光是什么光？,玻璃,2,注意,对于一般的光学玻璃，一次反射垂直于入射面的振动仅很小局部被反射(约15%)，所以反射偏振光很弱，大局部光将透过玻璃。一般应用玻璃片堆产生偏振光。,利用,玻璃片堆,产生,线,偏振光,一,.,双折射的寻常光和非寻常光,恒量,玻璃,折 射 定 律,动 光 学,双 折 射 现 象,波,动 光 学,方解石晶体,17.11,由双折射引起的光的偏振,光通过,双折射晶体,折射光分成两束的现象,双折射现象,1.,寻,常光线（,o,光）,(,ordinary rays),服从折射定律的光线,(,extraordinray rays),2.,非常光线（,e,光）,不服从折射定律的光线,试验证明：o 光和 e 光均为偏振光，并且振动面相互垂直。,A,C,B,o,e,D,e,o,二.产生双折射的缘由,o,光波阵面,e,光波阵面,2.寻常光线 在晶体中各方向上传播速度一样。,1.特别光线 晶体中各方向上传播速度不同,随方向转变而转变。,双折射晶体如：方解石、石英、冰等为各向异性介质。,光轴,三,.,光轴,在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象这一方向为晶体的光轴,光轴,A,B,光轴,留意：光轴不是指的一条线。,光轴,光轴,例如：,四,.,尼科耳棱镜,(Nicol prism),A,B,加拿大树胶,偏振分束,尼科耳棱镜可用于起偏和检偏,本章小结,本章主要介绍了光的偏振的一些现象和规律。,本章要点：,1.自然光、偏振光和局部偏振光,2.由介质吸取引起的光的偏振：,偏振片、马吕斯定律,3.由反射引起的光的偏振：反射光是局部偏振光,布儒斯特角,4.,由双折射引起的光的偏振：,寻常光,、,非寻常光,5.由散射引起的光的偏振：,垂直于入射光方向的散射光是线偏振光；其它方向的散射光是局部偏振光,机械横波与纵波的区分,机械波穿过狭缝,