第12章-2波动光学j概述.ppt

§12-5 光的偏振 §12-6 光的双折射 * * 12-5-1 自然光与偏振光 光是一种电磁波（横波）。电矢量 与磁矢量 相互垂直，它们分别又与电磁波的传播方向垂直。 光振动：电磁波的 振动。 光矢量：电磁波的 矢量。 自然光：在垂直于光传播方向上的所有可能方向上， 振动的振幅都相等。 振动面：光振动方向与传播方向所确定的平面。 自然光的振动面时刻在变化。 自然光 线偏振光：某一光束只含有一个方向的光振动。 部分偏振光：某一方向的光振动比与之相垂直的另一方向的光振动占优势。 12-5-2 偏振片 马吕斯定律 偏振片：能吸收某一方向的光振动，而只让与之垂直方向上的光振动通过的一种透明薄片。 偏振化方向：允许通过的光振动方向。 偏振片的用途：“起偏”和“检偏” 自然光 起偏 偏振光 检偏 偏振光 二分之一法则 马吕斯定律：光强为 I1 的入射线偏振光，透过偏振片后，其透射线偏振光的强度为： 其中α是入射线偏振光的光振动方向与偏振片的偏振化方向的夹角。 余弦平方法则 结论：当旋转检偏器一周时，会出现两次全明和两次全暗。 例13 一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转动可以变化到五倍。求入射光中自然光和线偏振光的强度各占入射光强度的几分之几？ 解： 设入射光强度：I0 ，其中自然光强度：I10 ； 线偏振光强度 : I20 设通过偏振片后的光强I，其中自然光强度为 I1 ； 线偏振光强度为I2 12-5-3 反射光、折射光及散射光的偏振性 反射光与透射光的偏振性与入射角有关。反射光垂直入射面的振动多于平行入射面的振动；透射光垂直入射面的振动少于平行入射面的振动。 一、反射和折射光的偏振 反射光为线偏振光；透射光仍为部分偏振光。 布儒斯特定律：当自然光以布儒斯特角入射到两不同介质的表面时，其反射光为线偏振光，其光振动垂直于入射面。 布儒斯特角： 驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。 照相机安上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？ 玻璃片堆 透射光为线偏振光 布儒斯特角 问题：如何使透射光也成为线偏振光？ 二、散射光的偏振性 部分偏振光 线偏振光 自然光 空气分子 照相机安上偏振镜可以产生不同的效果。 自然光 12-6-1 光在晶体中的双折射 方解石晶体的双折射现象 双折射现象： 一束光进入某种晶体后会出现两束折射光的现象。 双折射材料 寻常光线（o光）：恒遵守通常折射定律的光线。 非常光线（e光）：不遵守通常折射定律的光线。 晶体的光轴：在晶体中的一个特殊的方向，沿该方向不会产生双折射现象。 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。 o 光在晶体中各个方向上的传播速度相同。 e 光在晶体中各个方向上的传播速度不同。 正晶体vOve 负晶体vOve 光轴 光轴 晶体对 e 光的主折射率： 晶体对 o 光的主折射率： 1.337 1.585 硝酸钠 1.500 1.6811 白云石 1.313 1.309 冰 1.638 1.669 电石气 1.5534 1.5443 石英 1.4864 1.6584 方解石 ne no 晶 体 ne no 晶 体 几种单轴晶体的折射率（对波长为589.3nm的钠光） 正晶体nOne 负晶体nOne 主平面：晶体中任意一条光线与光轴构成的平面。 实验表明：o 光的光振动垂直于它的主平面，e 光的光振动平行于它的主平面。 当入射光线正好在主截面内（即光轴位于入射面内）时，o 光和 e 光的主平面以及入射面三者与主截面重合。 光轴 入射面 法线 o光的主平面 e 光的主平面 主截面：晶体表面法线与光轴构成的平面。 C A B 由惠更斯原理解释双折射现象： o o e e o e o e 12-6-2 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 如果两个同频率的线偏振光，振动方向相互垂直，只要它们之间存在恒定的相位差，则在一般情况下两者叠加后其合振动光矢量的端点将描绘出一个椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。 如果合振动光矢量的端点描绘出的是一个圆，则这样的光称为圆偏振光。 如果合振动光矢量的端点描绘出的是一条线，则这样的光称为线偏振光。