《波動光學(xué)5偏振》PPT課件.pptVIP

12-5 光的偏振,12-5-1 自然光與偏振光,光是一種電磁波（橫波）。電矢量 與磁矢量 相互垂直，它們分別又與電磁波的傳播方向垂直。,光振動：電磁波的 振動。,光矢量：電磁波的 矢量。,偏振：光是橫波，而橫波對于傳播方向的軸來說 不具備對稱性，這種不對稱性就叫做偏振。 只有橫波才具有偏振的性質(zhì)。實際光波的橫 波性表現(xiàn)得很復(fù)雜。,振動面：振動方向和傳播方向決定的平面稱為振 動面。,線偏振光 光的振動方向始終在一個平面內(nèi)，且沿一個確定方向，也稱平面偏振光。,線偏振光的表示法：,光矢量在屏平面內(nèi),光矢量與屏平面垂直,線偏振光可沿兩個相互垂直的方向分解,Y,v,v,二、自然光：,在垂直于光傳播方向的二維平面內(nèi)，各個方向的光振動出現(xiàn)的概率相同，稱這種光為自然光。,原子發(fā)光是隨機(jī)的，在普通光源中不同原子發(fā)出的光波列，它們的頻率、初相位、振動面、傳播方向及波列長度都可能不同。,自然光的表示法：,垂直圖面射出的自 然光沒有優(yōu)勢方向,自然光的分解,一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。這兩線偏振光的光強(qiáng)等于自然光光強(qiáng)的一半。,結(jié)論：,自然光可以看成是兩個振動方向相互垂直的強(qiáng)度相等的線偏振光。,注意：,1.自然光中這兩個相互垂直的線偏振光之間沒有 固定的相位關(guān)系；,2.自然光分解為兩個相互垂直的成分是任意的， 也可以沿另外兩個相互垂直的方向分解；,3.自然光對于傳播方向具有軸對稱性。,三. 部分偏振光：介于線偏振光和自然光之間。不同 方向振幅不同。,部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。,平行板面的光振動較強(qiáng),垂直板面的光振動較強(qiáng),部分偏振光表示法：,四.圓偏振光和橢圓偏振光：略,偏振片：有些薄膜材料能吸收某一方向的光振動，而只讓與這個方向垂直的光振動通過，這個方向稱為偏振化方向。稱這些薄膜為偏振片。,偏 振 化 方 向,自然光通過偏振片后變?yōu)榫€偏振光，稱為起偏。,偏振片又可用來檢驗光線的偏振化程度，稱為檢偏。,一、起偏與檢偏,12-5-2 偏振片 馬呂斯定律,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,起偏器,檢偏器,自然光,線偏振光,兩偏振片的偏振化方向相互垂直時光強(qiáng)為零,線偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器光強(qiáng)發(fā)生變化,.,.,.,.,.,檢偏器,自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變,自然光,.,.,.,.,.,檢偏器,自然光,自然光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變,問題：,I,不變，是什么光？,I,變，有消光，,是什么光？,檢偏器,I變，沒有消光，是什么光？,光強(qiáng)為 I1 的線偏振光，透過偏振片后，其透射強(qiáng)度為：,二.馬呂斯定律：,1.當(dāng)旋轉(zhuǎn)檢偏器一周時，會出現(xiàn)兩次全明和兩次全暗。,2.此定律只適用于沒有光吸收和反射的理想偏振片。,結(jié)論：,例題. 若自然光的光強(qiáng)為，讓它通過兩個偏振化方向夾角為60度的偏振片，求透過第二個偏振片的光強(qiáng)。,例題. 一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強(qiáng)度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中，自然光與線偏振光的光強(qiáng)之比是多少？入射光中自然光和線偏振光的強(qiáng)度各占入射光強(qiáng)度的幾分之幾？,解：設(shè)自然光光強(qiáng)度為 I1, 線偏振光光強(qiáng)度為 I2,則由題知：,設(shè)入射光強(qiáng)度I0,例題.如圖所示的雙縫實驗中，若用單色自然光照射狹縫，在屏幕上能得到干涉條紋，若在和的前面分別加一相同的偏振片和。當(dāng) 和的偏振化方向相互平行或垂直時，在屏上能否得到清晰的干涉條紋？,屏幕,答案：能，否,i,r,以任意角度入射,以任意角度入射時， 反射光和折射光都為 部分偏振光。,實驗和理論都表明：,反射光中垂直于入 射面振動的光的強(qiáng)度 比較大，折射光中在 入射面內(nèi)振動的光的 強(qiáng)度比較大。,12-5-3 反射光、折射光的偏振性,以布儒斯特角入射 時，反射光為線偏振 光，折射光為部分偏 振光。并且：,以布儒斯特角入射,由折射定律：,布儒斯特定律： 當(dāng)自然光以布儒斯特角入射到兩不同介質(zhì)的表面時，其反射光為線偏振光，光振動垂直于入射面。,布儒斯特角：,例： 玻璃對空氣的折射率為：,利用玻璃堆獲得偏振光,線偏振光,自然光 入射,例題1.如果從池中靜水(n=1.33)的表面反射出來的太陽光是完全偏振的，那么，太陽的仰角大致是多少？在這反射光中，電場強(qiáng)度的振動方向應(yīng)垂直 入射面。,例題2. 試述關(guān)于光的偏振的布儒斯特定律,答案：當(dāng)入射角等于某特定值 時，反射光成為線偏振光，其光矢量的振動方向垂直入射面。,例題3. 如果一束光