光学(偏振)2010浅析.ppt

格兰-傅科棱镜 格兰-傅科棱镜是尼科耳棱镜的改进型。将一块方解石晶体加工成直角长方体，再切成两个楔型，切开的两部分不用树胶粘合，而代以空气层。 o光对空气层的临界角： e 光对空气层的临界角： 渥拉斯棱镜 将两块光轴互相垂直的直角方解石粘合而成。 自然光进入晶体1后，由于传播速度不同，产生双折射现象，由于o光、e光的折射率不同，进入晶体2后分成两束。由于晶体光轴互相垂直，晶体1中的o光进入晶体2后变成e光，而晶体1中的e光进入晶体2后则变成o光 质元参与两个相互垂直的简谐运动。 某质元 点击放大 五、 椭圆偏振光和圆偏振光 波片 两相互垂直的同频率线偏振光，之间存在恒定的相位差，两者叠加后其合振动光矢量的端点将描绘出一个椭圆，称为椭圆偏振光。 两个同频率相互垂直简谐振动的合成： 合成以后为椭圆轨迹方程 1、椭圆偏振光和圆偏振光 点击放大 光轴 光轴 问题：自然光垂直入射双折射晶体表面，透射后 为何不能产生椭圆偏振光？ 晶片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，其表面与晶体的光轴平行。 P.*/46 光学 光波：特定频率范围内的电磁波。 光矢量：电磁波的电场强度 矢量。 电磁波是横波，光矢量振动方向与光传播方向垂直。 一、 偏振光与自然光 §13-5 光的偏振 对传播方向不对称 对传播方向对称 横波 纵波 光矢量在与传播方向垂直的平面内可取任意的方向，构成了对于光的传播方向的不对称性，叫偏振。 腰横扁担进不了城门 横波有偏振现象 纵波无偏振问题 通光方向 线偏振光：光矢量只沿一个固定方向振动 振动面：光振动方向与传播方向构成的平面 1. 偏振光 始终在 和传播方向所决定的振动面上，所以线偏振光也叫平面偏振光 一个原子一次发光一定是偏振光。 因原子发光的“随机性”，光矢量各向随机均匀分布，振幅相等，称为自然光。 E v Ey Ex v 各向光振动无固定相位关系。 2. 自然光 自然光可用两个相互独立、没有固定相位关系、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。 3. 部分偏振光 一方向光振动较另其他方向占优势。线偏振光与自然光的混合。 平行纸面振动占优的部分偏振光 垂直纸面振动占优的部分偏振光 1、偏振片的起偏和检偏 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” 二、 马吕斯定律 自然光 起偏 偏振光 检偏 偏振光 (1) 自然光强 I0 ?线偏振光强 : 光强不变无消光 (2) 线偏振光强 I0 线偏振光强 (3)部分偏振光(混合) ?线偏振光 有两次消光现象 有两次极大极小 2、马吕斯定律 光强为I0的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为： I0 I I0 I 证明： 解: 例题 已知自然光通过两个偏振化方向相交60°的偏振片，透射光强为I1，今在这两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的偏振化方向均夹30°角，则透射光强为多少？ 解: 设入射光强度：I0 ； 自然光强度：I10 ； 偏振光强度: I20 设通过偏振片后的光强分别为：I ， I1 ， I2 例题 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5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？ 偏振片的应用 立体电影 液晶显示器屏幕出射的是偏振光，偏振片在上面旋转会出现亮场和暗场。 光源透过旋转的起偏器，成为振动方向旋转变化的线偏振光，通过背面涂有偏振材料（检偏器）的画面，由于透过光的明暗变化，使画面中途有偏振材料的部分“动了起来”。 三、 反射和折射时的偏振 1、反射光中垂直振动强度大于平行振动强度 2、折射光中平行振动强度大于垂直振动强度 布儒斯特角： n1 n2 布儒斯特定律: 自然光以布儒斯特角入射到两不同介质表面，其反射光为线偏振光，光振动垂直于入射面。 玻璃堆 布儒斯特角 线偏振光 驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。 照相机按上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？ 用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见。 方解石晶体双折射 现象 (CaCO3 ) 四、 双折射现象 检偏器检验表明： o光和e光都是线偏振光。 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。 光轴：在晶体中存在一个特殊的方向，沿该方向不会产生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴。 主平面：包