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大学物理下光的偏振PPT课件
光的偏振现象与基本原理
线性偏振光及其性质
圆偏振光与椭圆偏振光
干涉法测量折射率与波长
衍射法研究物质结构
光学仪器中偏振技术应用
光的偏振现象与基本原理
01
01
02
偏振光定义
光波中只包含一种振动方向的光称为偏振光。
偏振光分类
根据光波中电场矢量的振动方向不同，偏振光可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
01
自然光
普通光源发出的光波，其振动方向在各个方向上均匀分布，不显示出偏振性。
02
偏振光
光波中只包含一种振动方向的光，具有偏振性。
03
区别
自然光在各个方向上振动均匀，不显示偏振性；而偏振光只在一个特定方向上振动，显示出明显的偏振性。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，它是产生偏振光的另一种方式。
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振动能够通过。
液晶显示器
液晶显示器利用偏振光的原理来控制像素的亮度。通过改变液晶分子的排列方式，可以控制通过液晶层的光线的偏振状态，从而实现像素的开关和灰度显示。
光学仪器
在显微镜、望远镜等光学仪器中，使用偏振片可以提高图像的对比度和清晰度，减少眩光和反射光的干扰。
光纤通信
在光纤通信中，利用偏振光的特性可以实现高速、大容量的数据传输。通过调制光波的偏振状态来携带信息，可以实现远距离、低损耗的光纤通信。
太阳镜和摄影滤镜
许多高质量的太阳镜和摄影滤镜使用偏振滤光片来减少反射光和散射光的干扰，提高视觉清晰度和色彩饱和度。
线性偏振光及其性质
02
光波中电场矢量末端在垂直于传播方向平面上描绘的轨迹为一直线的光。
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可以获得线性偏振光。
线性偏振光概念
产生方式
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2𝜃。其中𝜃为透射光与入射光的夹角。
马吕斯定律反映了线偏振光通过检偏器后的透射光强与入射光强及透射光与入射光夹角之间的关系。
马吕斯定律
物理意义
晶体对偏振光的选择性吸收
某些晶体对特定方向的偏振光有更强的吸收作用，导致透射光的偏振态发生变化。
晶体中的双折射现象
当一束光入射到某些晶体（如方解石）时，会分成两束折射光，这两束光的传播方向不同且振动方向互相垂直，这种现象称为双折射。
实验目的
01
通过观察和分析线性偏振光的产生和传播特性，加深对光的偏振现象的理解。
02
实验器材
激光器、偏振片、双折射晶体、光电探测器等。
03
实验步骤
使用激光器产生线性偏振光，通过偏振片和双折射晶体观察和分析偏振光的性质和传播特性，使用光电探测器测量透射光的强度变化。
圆偏振光与椭圆偏振光
03
圆偏振光概念
01
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
椭圆偏振光概念
02
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏振光。
产生条件
03
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭圆偏振光。
物质对左旋和右旋圆偏振光的吸收不同，导致透射光的性质不同，这种现象称为圆二色性。
圆二色性
某些物质能使通过它的偏振光的振动面发生旋转，这种性质称为旋光性。旋光性分为自然旋光和磁致旋光两种。
旋光性
圆二色性是由于物质中电子跃迁对左旋和右旋圆偏振光的吸收不同引起的；旋光性则是由于物质中分子或原子的排列对偏振光的振动面产生影响所致。
原理
01
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03
02
实验目的：通过观察和分析圆/椭圆偏振光，加深对偏振光性质的理解。
实验步骤
1.使用激光器和偏振片产生线偏振光。
2.通过四分之一波片将线偏振光转换为圆或椭圆偏振光。
3.使用检偏器和光电探测器观察和分析偏振光的性质。
实验结果与分析：记录实验数据，分析圆/椭圆偏振光的产生条件和特点，讨论实验结果与理论预测的一致性。
干涉法测量折射率与波长
04
通过双缝将单色光分为两束相干光，在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹，根据干涉条纹间距和角度可求得光波长。
双缝干涉实验原理
激光器、双缝装置、屏幕、测量尺等。
实验装置
保证光源单色性、双缝间距和缝宽的准确性、屏幕与双缝平行等。
注意事项
最小偏向角法
通过测量光线经过棱镜后的最小偏向角，结合棱镜的顶角和已知光波长，可求得棱镜的折射率。
掠入射法
将光线以接近全反射的角度入射到棱镜表面，测量反射光和折射光的夹角，结合已知光波长和棱镜顶角，可求得棱镜的折射率。
牛顿环法
通过测量牛顿环的直径和环数，结合已知光波长和透镜曲率半径，可求得透镜的
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