偏振原理及應(yīng)用ppt課件.ppt

機械橫波與縱波的區(qū)別 機械波穿過狹縫 一 橫波與偏振現(xiàn)象 2 實驗 取一根軟繩 一端固定在墻上 手持另一端上下抖動 就在軟繩上形成一列橫波 現(xiàn)在 讓軟繩穿過一塊帶有狹縫的木板 如果狹縫與振動方向平行 則振動可以通過狹縫傳到木板的另一側(cè) 圖甲 如果狹縫與振動方向垂直 則振動就被狹縫擋住而不能向前傳播 圖乙 如果將這根繩換成細軟的彈簧 前后推動彈簧形成縱波 則無論狹縫怎樣放置 彈簧上的縱波都可以通過狹縫傳播到木板的另一側(cè) 如下圖 受上面實驗的啟發(fā) 我們可以利用類似的實驗來判斷光波是橫波還是縱波 偏振片由特定的材料制成 它上面有一個特殊的方向 叫做透振方向 只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片 偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機械波的作用一樣 現(xiàn)在利用偏振片代替上面的帶有狹縫的木板 來做光學(xué)實驗 點擊下圖觀看動畫演示 當(dāng)只有一塊偏振片時 以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片 透射光的強度不變 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向平行時 透射光的強度最大 但是 比通過一塊偏振片時要弱 當(dāng)兩塊偏振片的透振方向垂直時 透射光的強度最弱 幾乎為零 3 產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因 1 太陽 電燈等普通光源發(fā)出的光 包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光 而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同 這種光叫做自然光 2 自然光通過第一個偏振片 叫做起偏器 之后 只有振動方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過 也就是說 通過第一個偏振片的光波 在垂直于傳播方向的平面上 只沿著一個特定的方向振動 這種光叫做偏振光 橫波只沿著某一個特定的方向振動 稱為波的偏振 只有橫波才有偏振現(xiàn)象 3 通過第一個偏振片的偏振光再通過第二個偏振片 稱為檢偏器 時 如果兩個偏振片的透振方向平行 那么 通過第一個偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向平行 透射光的強度最大 4 如果兩個偏振片的透振方向垂直 那么 偏振光的振動方向跟第二個偏振片的透振方向垂直 偏振光不能通過第二個偏振片 透射光的強度為零 所以 光是一種橫波 三 偏振光的獲取 問題 如何從普通光源中取得偏振光呢 方法 1 偏振片法 2 反射折射法 檢偏 方法 1 用起偏器獲取偏振光 光的偏振現(xiàn)象并不罕見 除了從光源 如太陽 電燈等 直接發(fā)出的光以外 我們通常看到的絕大部分光 都是偏振光 自然光射到兩種介質(zhì)的界面上 如果光入射的方向合適 使反射光與折射光之間的夾角恰好是90 這時 反射光和折射光就都是偏振的 并且偏振方向互相垂直 1 一般入射角的情況反射光折射光都是部分偏振光 反射光中垂直入射面振動占優(yōu)折射光中平行入射面振動占優(yōu) 方法 2 布儒斯特定律 2 特殊入射角的情況 1 兩光偏振狀態(tài)反射光 完全偏振光折射光 部分偏振光 2 反射光線與折射光線垂直 起偏角或布儒斯特角 入射角滿足 3 布儒斯特定律 光在兩各向同性介質(zhì)表面入射時如果入射角與兩介質(zhì)折射率存在下述關(guān)系 反射光成為只有垂直振動的線偏振光這就是布儒斯特定律 四 偏振光的應(yīng)用光的偏振在科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用 比如在機械工業(yè)中 利用偏振光的干涉來分析機件內(nèi)部應(yīng)力分布情況 這就是光測彈性力學(xué)的課題 在化工廠里 我們可以利用偏振光測量溶液的濃度 偏光干涉儀 偏光顯微鏡在生物學(xué) 醫(yī)學(xué) 地質(zhì)學(xué)等方面有著重要的應(yīng)用 在航海 航空方面則制出了偏光天文羅盤 1汽車車燈汽車夜間在公路上行駛與對面的車輛相遇時 為了避免雙方車燈的眩目 司機都關(guān)閉大燈 只開小燈 放慢車速 以免發(fā)生車禍 如駕駛室的前窗玻璃和車燈的玻璃罩都裝有偏振片 而且規(guī)定它們的偏振化方向都沿同一方向并與水平面成45度角 那么 司機從前窗只能看到自已的車燈發(fā)出的光 而看不到對面車燈的光 這樣 汽車在夜間行駛時 即不要熄燈 也不要減速 可以保證安全行車 另外 在陽光充足的白天駕駛汽車 從路面或周圍建筑物的玻璃上反射過來的耀眼的陽光 常會使眼睛睜不開 由于光是橫波 所以這些強烈的來自上空的散射光基本上是水平方向振動的 因此 只需帶一副只能透射豎直方向偏振光的偏振太陽鏡便可擋住部分的散射光 2 觀看立體電影在拍攝立體電影時 用兩個攝影機 兩個攝影機的鏡頭相當(dāng)于人的兩只眼睛 它們同時分別拍下同一物體的兩個畫像 放映時把兩個畫像同時映在銀幕上 如果設(shè)法使觀眾的一只眼睛只能看到其中一個畫面 就可以使觀眾得到立體感 為此 在放映時 兩個放放像機每個放像機鏡頭上放一個偏振片 兩個偏振片的偏振化方向相互垂直 觀眾戴上用偏振片做成的眼鏡 左眼偏振片的偏振化方向與左面放像機上的偏振化方向相同 右眼偏振片的偏振化方向與右面放像機上的偏振化方向相同 這樣 銀幕上的兩個畫面分別通過兩只眼睛觀察 在人的腦海中就形成立體化的影像了 偏光鏡頭立體電影 光的偏振現(xiàn)象有很多應(yīng)用 如在拍攝日落時水面下的景物 池中的游魚 玻璃櫥窗里的陳列物的照片時 由于水面或玻璃表面的反射光的干擾 常使景像不清楚 如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片 讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直 就可以減弱反射光而使景像清晰 偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 拍攝 C 用偏光鏡消除了反射偏振光使玻璃門內(nèi)的人物清晰可見 A 玻璃門表面的反光很強 B 用偏光鏡減弱了反射偏振光 櫥窗設(shè)計 本堂課小結(jié)一 光的偏振態(tài)自然光 線偏振光 部分偏振光二 線偏振光