2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：偏振

1、偏振 偏振光的一個重要特性是其偏振性。我們以繩索上的一列波為例。如左圖所示：圖a是繩子在豎直方向振動，圖b是繩子在水平方向振動，不管哪種情形，統(tǒng)稱為線偏振或者平面偏振，也就是說振動只局限在一個平面內(nèi)。 如果在波的傳播方向上放置一個有縫隙的障礙物，則只有沿某個方向偏振的波得以通過。 偏振例題氫光譜 熾熱的氫氣所發(fā)出的光線用裝有衍射光柵的分光鏡觀察，光柵的刻線密度為 條/厘米。最靠近中心(0度)的譜線是位于 的紫色線條，位于 處的藍(lán)色線條，位于 處的藍(lán)綠線條和位于 處的紅色線條。氫氣中的這些譜線波長各為多少？解答： 既然這些是最靠近中心 處的譜線，所以它們是一級光譜(m=1)?？叹€間距 紫光的波長

2、為：其它波長為：藍(lán)色： 藍(lán)綠色： 紅色： 注意 在未知的混合氣體中，需要觀察這四種譜線來確定其中是否含有氫氣。 光的偏振光并不一定是偏振的，也有可能是非偏振的，也就是波源同時在多個平面內(nèi)偏振，太陽光就是如此。光的電矢量振動方向表示太陽光線偏光偏振：光振動方向在振動面內(nèi)不對稱 偏振片 面偏振光可以通過特定的晶體如電氣石由非偏振光獲得?；蛘撸嗲闆r下我們通過偏振片獲得（1929年，偏振材料由Edwin Land發(fā)明）。偏振片由彼此平行的復(fù)雜長分子排列而成。這樣的偏振片效果類似于一系列平行的縫隙，允許某一方向振動的光近乎無損地通過。這個方向叫做偏振片的傳播軸。垂直于傳播軸的方向的光基本上被完全吸收

3、。通過偏振片轉(zhuǎn)換的偏振光的強(qiáng)度為：垂直的片振片僅允許入射波的垂直分量通過馬呂斯定律非偏振光由沿各方向振動的光組成。每個偏振方向都可以被分解為互相垂直的兩個方向。平均來說，一束非偏振光可以被看做是兩個等量且互相垂直的面偏振光。當(dāng)非偏振光穿過偏振器，其中一個分量消失，光強(qiáng)減小一半：當(dāng)兩個偏振片正交（它們的偏振軸互相垂直）會怎樣？非偏振光可以被完全阻擋例 非偏振光穿過兩個偏振片，一個偏振片的傳播軸為豎直，另一個軸與豎直方向成60度夾角，描述通過的光偏振方向和強(qiáng)度。分析：第一個偏振片阻擋了一半的非偏振光，剩下的光是面偏振光。當(dāng)這束光通過第二個偏振片，強(qiáng)度會繼續(xù)減小，而且偏振方向也會沿著第二個偏振片。解

4、答：第一個偏振片消掉一半的光線，因此強(qiáng)度減半： ，到達(dá)第二個偏振片的光是沿豎直方向振動的，由式35-21得到 這樣， ，通過的光線強(qiáng)度變?yōu)榘朔种?，偏振平面與豎直方向成 夾角。另外一種由非偏振光產(chǎn)生偏振光的途徑是反射。當(dāng)光線以非垂直的任意角度照射到非金屬表面，反射光會優(yōu)先在平行于表面的平面內(nèi)形成偏振光。湖泊光滑水面的反射光， 就是平行于湖面的偏振光反射光的偏振反射光束的偏振量取決于入射角度，一般的入射角入射不產(chǎn)生偏振光，而在某個特定的角度入射將產(chǎn)生100%偏振，這個角稱起偏角，記為p，這個角度和兩種材料介質(zhì)邊界的折射率由以下方程關(guān)聯(lián)：小魚看得更清楚了鏡頭加裝偏振片前后其中n1是光入射前通過介質(zhì)

5、的折射率，n2是光通過兩介質(zhì)界面后材料的折射率，如果入射前通過的介質(zhì)為空氣，則n1=1，則公式變?yōu)椋禾K格蘭科學(xué)家布魯斯特（1781-1868）通過實驗算出這個公式之后，起偏角p被稱為布儒斯特角，公式稱為布儒斯特定律。入射角為布儒斯特角時，反射光和折射光呈90度，也就是：折射定律所以例題 起偏角(a)太陽光從什么角度入射到湖面可使反射光是平面偏振光？(b)什么是折射角？分析：光束射向湖面的角應(yīng)該是布儒斯特角；折射角我們可以用Snells定律求得。解答：(a)將n=1.33代入公式，所以 得到(b)通過斯奈爾定律，得到 即為期望的答案。單縫衍射（半波帶法）光柵衍射光的偏振 馬呂斯定律 布儒斯特定律重點掌握課后復(fù)習(xí)必做題 : 6，34，56，571.兩列光波的疊加p1