大学物理6光的偏振ppt课件

在垂直于传播方向平面内 光矢量的振动状态 端点轨迹 称为光的偏振态 振动方向与传播方向构成平面 称为振动面 一 偏振光 polarizedlight 光矢量端点轨迹随时间变化轨迹是确定的 称为偏振光 1 1 线偏振光 linearlypolarizedlight 光矢量只沿一个固定方向振动 这种光称为线偏振光 也称为平面偏振光 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 表示法 2 2 圆偏振光 circularlypolarizedlight 椭圆偏振光 ellipticlypolarizedlight 3 为某个确定值的线偏振光的合成 右旋圆偏振光的合成 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 线偏振光则可以看成是两束频率相同 相位相同 振幅相同 传播方向亦相同的 左 相位差 2或3 2 和2 4 二 自然光 naturallight 垂直的 等幅的 不相干的线偏振光 一束自然光可分解为两束振动方向相互 光矢量取向是杂乱无章的 对于光的传播方向是对称分布的 称为自然光 表示法 5 三 部分偏振光 表示法 部分偏振光可看成 自然光和线偏振光混合 部分偏振光可以分解如下 光矢量沿某一方向振动比其它方向占优势 称为部分偏振光 6 一 偏振片 Polaroid 原理 利用 二向色性 晶体制成 允许通过光振动的方向称为偏振化方向 即透光轴 线偏振光的起偏 自然光入射时 7 二 马吕斯定律 Maluslaw M 起偏器 N 检偏器 Io与I关系 马吕斯定律 透射光最大 透射光为零 8 三 线偏振光的检偏 若I不变 若I变有消光 若I变无消光 或由线偏振光与自然光混合而成的部 设入射光可能是 自然光或线偏振光 分偏振光 线偏 自然 部分 9 四 偏振片的应用 作为照相机的滤光镜 可以滤掉不必要的反射光 制成偏光眼镜 可观看立体电影 若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上偏振片 可以避免汽车会车时灯光的晃眼 作为许多光学仪器中的起偏和检偏装置 与地面成45 角 且向同一方向倾斜 怎样装 10 立体电影 11 一 反射起偏布儒斯特定律 2 当取某一入射角i0时 反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光 折射光为部分偏振光 i0称为布儒斯特角 起偏角 反射光垂直入射面分量 S 比例大 折射光平行入射面分量 P 比例大 1 自然光反射和折射后成为部分偏振光 偏振化程度与入射角有关 12 布儒斯特定律 此时有 i0 r 90o 二 折射起偏玻璃片堆 利用玻璃片堆使折射光趋近与P偏振光 用玻璃片堆能增强反射偏振光的强度 13 在拍摄玻璃窗内的物体时 如何去掉反射光的干扰 有反射光干扰的橱窗 在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰 14 一 双折射现象 1 双折射 2 寻常 o 光和非寻常 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 一束光入射到各向异性介质时 折射光分成两束的现象 15 方解石 o e 演示 以入射方向为轴旋转方解石 双折射的两束光振动方向相互垂直 16 3 晶体的光轴 opticalaxisofcrystal 光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发 例如 方解石晶体 冰洲石 光轴是一个特殊的方向 一个光轴的晶体 如方解石 两个光轴的晶体 如云毋 由钝隅引出的与三个棱边成等角的方向就是光轴 该方向称为晶体的光轴 生双折射 于此方向的直线均为光轴 凡平行 单轴晶体 双轴晶体 17 4 主平面 principalplane 10o光振动垂直主平面 e光振动在主平面内 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面叫该束光的主平面 晶体解理面的法线与晶体光轴构成的平面称为晶体的主截面 18 2o通常o e光主平面不重合 两者振动方向不垂直 当入射面与主截面重合时 两者主平面与主截面重合 振动方向垂直 5 折射率 refractiveindex 光矢量垂直与光轴振动的光波折射率no 平行与光轴振动的光波折射率ne称为晶体的主折射率 单轴晶体中 o光折射率始终是no e光的折射率介于no ne之间 当传播方向垂直于光轴方向时 折射率是ne 19 二 尼科耳棱镜 Nicolprism 制作 原理 全反射 20 一 偏振光干涉装置 二 偏振光干涉的分析 在P2后 在P1后 21 通过晶体C后的相位差是 再通过P2后 明 单色光入射 d不均匀 则屏上为等厚条纹 暗 22 石英劈尖的偏振光干涉 等厚条纹 单色光入射 d不均匀 则屏上为等厚条纹 23 于某种颜色干涉相消 而呈现它的互补色 若白光入射 且晶片d均匀 则 屏上由 若d不均匀 则屏上出现彩色条纹 硫酸钠晶片的色偏振图片 24 一 人工双折射 人为使各向同性介质转化造成各向异性介质 而产生双折射效应 称为人工双折射 1 光弹效应 photoelasticeffect 由于受力作用 使各向同性介质转化造成各向异性介质 称为光弹效应 在一定应力范围内 k是比例系数 25 模型的光弹图象 钓钩的图象光弹 26 2 电光效应 photoelasticeffect 由于电场作用 使各向同性介质转化造成各向异性介质 称为电光效应 泡克尔斯效应 应用 可作为光开关 响应时间 10 9s 用于高速摄影 激光通讯 光速测距等 27 二 旋光现象 roto opticalphenomena 1 物质的旋光性 opticalactivity 除石英外 氯酸钠 乳酸 松节油 糖的水溶液等也都具有旋光性 1811年 法国物理学家阿喇果 Arago 其振动面能发生旋转 发现 线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时 这称为旋光现象 a 旋光率 旋转的角度 28 旋光率a与旋光物质和入射波长有关 对于溶液 与浓度有关 可以有左旋体和右旋体 物质旋光性和物质原子排列结构有关的 2 磁致旋光 magneticopticity 一些物质在磁场作用下 也会产生旋光现象 称为磁光效应 水 二硫化碳 食盐等 是磁致旋光物质 29 旋转的角度 V 费德尔常量 磁致旋光效应的应用 研究物质结构 测电流和磁场 磁光调制 30 1 马吕斯 2 布儒斯特 3 双折射 31 例1 两个偏振片组成结构 在它们偏振化方 向成30o角时 观测一束自然光 又在60o角时 观测另一束自然光 两次测得透射光强度相同 求两束自然光强度 解 设两束自然光强度是I1 I2 透射光强度是 则 32 例2 求 透射光强 偏振片 透射光强为 若这两个偏振片之间再插入另一偏振片 它的偏振化方向与前两个偏振片均成角 使自然光通过两个偏振化方向成角 透射光强为 解 33 例3 令其通过旋转着的偏振片 若测得出射光的最大光强为 最小光强为 则混合光中偏振光和自然光的强度各为多少 一束混合光包含线偏振光和自然光 解 34 例4 水的折射率为1 33 玻璃的折射率为1 50 1 光由水中射向玻璃反射时 布儒斯特角为多少 2 光由玻璃射向水中反射时 布儒斯特角为多少 解 35 例5 它在界面同一侧的布儒斯特角时多少 解 光在某两种媒质界面上全反射临界角是 根据全反射特性有 由布儒斯特定律有 36 37 38