光的偏振-3浅析.ppt

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 注意：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 23.5 由散射引起的光的偏振 一. 光的散射 蓝天、白云、红太阳 —— 大气中的微粒或分子对阳光散射的结果； 白浪滔天 —— 浪花中大量且紊乱的小水珠对阳光散射的结果。 1. 现象：当光通过浑浊的液体或穿过灰尘弥漫的空间时，可在侧面看到光束的轨迹，即在光线原传播方向以外接收到光能。 2. 一定向光束经介质传播而向四面八方散开的现象 ——光的散射 露天电影 二. 散射的本质 一束光照射在微粒或分子上，其内含的电子在入射光的电磁场作用下，作受迫振动形成偶极子，并作为新的子波源向四周辐射同频率的子波。 振动电子发出的光是偏振光 振动的电子发出的光的振幅和偏振方向 e 三. 解释“天光”是部分偏振光 O z x 太阳光 自然光 线偏振光 部分偏振光 无偏振 四. 瑞利散射定律 在其它条件相同的情况下，散射光的强度与光波长的四次方成反比，即 散射微粒的线度远小于入射 光波长 ( ) 思考 天空为什么呈现蓝色呢？ 正午的太阳基本上呈白色，而旭日和夕阳却呈红色？ 一个宇航员曾这样描述大气层以的对天空：“太阳在高空悬挂着，象一个金色的大圆盘，而天空却象一面黑色天鹅绒的幕布，一颗颗星星就象镶在黑幕布上的宝石，闪闪发光。” 由于大气对阳光的散射，才使整个天空呈现光亮。如果没有大气层，白昼的天空也将是一片漆黑。 * * 理解自然光与偏振光的区别； 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。 教学基本要求 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，从而出现各种偏振状态。 c 光矢量对光传播方向是不对称的 电磁波： 23.1 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. 普通光源发光特点 从统计规律上来说，光振动将在垂直于光速的平面上遍布所有可能的方向，而且所有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分量。 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，所有取向的光矢量在这两个方向上的分量的时间平均值彼此相等。 注意：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. 部分偏振光 3. 符号表示 部分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部分偏振光。 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察的。 对于光的偏振态的判断，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。 注意 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 23.2 由介质吸收引起的光的偏振 利用介质的选择吸收产生线偏振光。 自然光 线偏振光 检偏器P2 起偏与检偏 起偏器P1 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 P1 P2 三. 马吕斯定律 (1880 年) 检偏器 起偏器 P1 P2 马吕斯定律：强度为 I0 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