[理学]大物第12章.ppt

* 十二、光的偏振（Polarization of Light） （一）光的偏振现象 1、偏振是横波的特性 Z X Y 偏振：光矢量只在垂直于传播方向的平面内某一方向 振动，或某一方向振动较强。 偏振现象是横波区别于纵波的重要标志。 只有横波有偏振现象。 2、自然光、偏振光及其表示 1）、定义： 自然光：在垂直于传播方向的平面上光矢量 具有各个方向的振动，且振动 概率相等，在垂直传播方向的平面 上 矢量振幅完全相等。 X Y 偏振光（线偏振光）：在垂直传播方向的 平面上，只有一个确定的方向有 光矢量 的振动。 X Y 部分偏振光：在垂直传播方向的平面上， 光矢量 在某一方向的振动较强。 2）、表示方法： 振动面：光矢量的振动方向与传播方向 所构成的平面。 用短线（或双箭头）表示纸面内的光振动； 点表示垂直于纸面的振动； 疏密程度表示该振动方向的振动强度。 自然光 部分偏振光 线偏振光 3、线偏振光的获得方法和检验方法 1）、获得方法： （1）起偏法： 起偏--从自然光获得偏振光 检偏--检查某束光是否是偏振光； 起偏振器--从自然光获得偏振光的装置； 检偏振器--检查某束光是否是偏振光的装置。 透明玻璃片 涂有金鸡纳霜或碧硒（电 气石）等材料的簿膜 偏振片： 自然光 偏振光 偏振化方向 具有竖直偏振方向 的偏振膜。吸收了 水平方向的光振动 （2）反射法： 自然光以一定条件入射到两介质界面上，反射光 和折射光分别为部分偏振光。 （3）利用玻璃堆多次反射和折射获得完全偏振光（线 偏振光）。 （4）利用双折射晶体的棱镜获得。 2）、检验方法： 用偏振片检验 变暗 I0 自然光 I0/2 I0/2 4、马吕斯定律 若P1 P2的偏振化方向间的夹角不为0，也不为90度， 则出射的光强为多少？ P1 自然光 I0 I0 变暗 E? E// P2 垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强： 或： 马吕斯定律 (其中 ) 马吕斯定律：强度为I0的偏振光透过检偏振片后 强度变为I=I0cos2?。 （?为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方 向间的夹角。） （二）反射和折射时的偏振 布儒斯特定律 1、反射和折射光中的偏振现象 1、反射光中垂直振动 强于平行的振动； 2、折射光中平行的振 动强于垂直振动； 3、反射光折射光偏振 化的程度随入射角 的不同而不同。 n2 n1 实验发现： 2、布儒斯特定律（1812年） ?这个特定的角称为 布儒斯特角； ?此时折射光仍为 部分偏振光； ?入射角为起偏振角 时，反射光与折射 光互相垂直,是完全 偏振光。 n2 n1 注意： 当入射角等于一特定角，使反射光与折射光相互垂直时,反射光只有垂直于入射面的振动而无平行于入射面的振动。 解决办法：多次反射 和折射。 玻璃堆： 问题： 1）反射光强一般 较小； 2）折射光仍为部 分偏振光。 n2 n1 3、通过反射与折射获得偏振光 *（三）双折射（Double Refraction） 1、双折射、寻常光和非常光 自然光透射在晶体界面上而折射，晶体内的折射光分为 两束光，此现象称双折射现象。 自然光 O光 e光 方解石 原因：光学各向异 性：光在许多晶体 中的传播速度和光 的传播方向与振动 方向有关。 1）、寻常光和非寻常光（1687年惠更斯研究） （1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（O光）， 一束 叫非寻常光（e光） （2）O光遵守折射定律，而e光不遵守所知的折射定律。 2）、晶体的光轴 光轴---当光在晶体中传播时，不发生双折射的方向。 78o 78o 68o 102o 光轴 ?光轴仅代表一个方向，与OO’平行的线都是光轴。 有两个光轴的晶体称双轴晶体 （云母、硫磺等） 仅有一个光轴的晶体称单轴晶体（如方解石、石英） ? 3）、主截面、主平面 主截面：晶面法线与光轴组成的平面。 主平面：任一已知光线与光轴组成的平面。 注意： （1）一般o光主平面与e光主平面不重合 （2）o光的振动方向与主平面垂直，e光的振动方向在主