大學(xué)物理光的偏振省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

光的偏振8-9第1頁8-9光偏振一、自然光和偏振光一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直、等幅光振動(dòng)。自然光表示法：沒有一個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)。1.自然光沒有優(yōu)勢(shì)方向因?yàn)槠胀ü庠袉蝹€(gè)原子發(fā)光獨(dú)立性、隨機(jī)性和間歇性，大量原子發(fā)出光，沒有一個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)，各個(gè)方向光矢量E振幅相等。第2頁振動(dòng)面：光矢量振動(dòng)方向與光傳輸方向組成平面。偏振:光矢量振動(dòng)方向相對(duì)傳輸方向不對(duì)稱性。光矢量振動(dòng)面voHE2.線偏振光和部分偏振光偏振方向:光矢量方向第3頁光矢量只沿一個(gè)固定方向振動(dòng)。一束線偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直線偏振光。EEyEx

yx

線偏振光(完全偏振光、平面偏振光)E播傳方向振動(dòng)面第4頁線偏振光表示法：光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)垂直板面第5頁部分偏振光某個(gè)方向光振動(dòng)占有優(yōu)勢(shì)。部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直、不等幅線偏振光。部分偏振光表示法：······平行板面光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面光振動(dòng)較強(qiáng)··部分偏振光分解部分偏振光自然光與線偏振光混合。第6頁偏振度：討論：部分偏振光自然光完全偏振光完全偏振光強(qiáng)度自然光強(qiáng)度第7頁3、橢圓偏振光和圓偏振光圓偏振光：光振動(dòng)方向隨時(shí)間改變橢圓偏振光：光振動(dòng)方向和幅度都隨時(shí)間改變光矢量端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是圓。光矢量端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。第8頁迎著光傳輸方向看，光矢量端點(diǎn)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)稱為左旋偏振光；沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)稱為右旋偏振光。圓偏振光線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光。第9頁橢圓偏振光和圓偏振光都是完全偏振光，均可等效為兩個(gè)含有恒定相位差、相同振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向相互垂直線偏振光。任何兩束傳輸方向相同、頻率相等、相位差恒定、振動(dòng)方向相互垂直線偏振光疊加時(shí)，都將形成橢圓偏振光或圓偏振光。第10頁二、起偏和檢偏起偏：使自然光（或部分偏振光）變成線偏振光過程。檢偏：檢驗(yàn)入射光偏振性。1、偏振片起偏和檢偏將待檢驗(yàn)入射光垂直入射偏振片，遲緩轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察光強(qiáng)改變，確定光偏振性。透光軸方向自然光偏振片線偏振光偏振化方向第11頁線偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生改變，有消光現(xiàn)象第12頁自然光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)不變。第13頁部分偏振光經(jīng)過旋轉(zhuǎn)檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生改變。第14頁三、馬呂斯定律

I0IP

馬呂斯定律（1809）-----線偏振光振動(dòng)方向與檢偏器偏振化方向之間夾角。線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直方向分解EEyEx

yx

PE0

E=E0cos

檢偏器透射軸線偏振光振動(dòng)方向第15頁I?P待檢光I不變

是什么光？I變，有消光

是什么光？I變，無消光

是什么光？討論——消光第16頁例在偏振化方向正交起偏器M和檢偏器N之間，插入一片以角速度旋轉(zhuǎn)偏振片P，入射自然光強(qiáng)為,試求由系統(tǒng)出射光強(qiáng)是多少？???第17頁偏振片P每旋轉(zhuǎn)一周，輸出光強(qiáng)有“四明四零”。（1）4

t=00,3600，2×3600，3×3600時(shí)，

t

=450,1350,2250,3150時(shí)，輸出光強(qiáng)為。

t

=00,900,1800,2700時(shí)，輸出光強(qiáng)為零。（2）4

t=1800,3×1800，5×1800，7×1800時(shí)，第18頁四、布儒斯特定律----反射光和折射光偏振自然光部分偏振光反射和折射過程會(huì)使入射自然光一定程度偏振化。部分偏振光偏振化程度與入射角和兩種介質(zhì)折射率相關(guān)。第19頁反射光是振動(dòng)方向垂直于入射面線偏振光。起偏振角布儒斯特角布儒斯特定律布儒斯特發(fā)覺：當(dāng)入射角等于某一特定值i0時(shí)，且反射光傳輸方向與折射光傳輸方向垂直。自然光線偏振光部分偏振光第20頁ib(靠近線偏振光)玻璃片堆最終取得兩束振動(dòng)面相互垂直線偏振光利用玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光第21頁方解石晶體試驗(yàn)一當(dāng)一束光入射到各向同性透明介質(zhì)表面時(shí)：試驗(yàn)二oeSS/1、雙折射現(xiàn)象五、晶體雙折射當(dāng)一束光入射到一些各向異性透明介質(zhì)表面時(shí)：第22頁光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第23頁光光雙折射當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)紙面方解石晶體第24頁光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第25頁光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第26頁

一束光射到各向異性介質(zhì)后折射成兩束不一樣方向光現(xiàn)象?！p折射現(xiàn)象ron1n2ire(各向異性媒質(zhì))自然光尋常光：對(duì)于晶體一切方向都含有相同折射率(即波速相同），且在入射面內(nèi)傳輸，簡(jiǎn)稱它為O光。尋常光線(o光)-----恪守折射定律非常光：它折射率（即波速）隨方向而改變，而且不一定在入射面內(nèi)傳輸，簡(jiǎn)稱為

e

光。非常光線(e光)-----不恪守折射定律o光和e光都是線偏振光。第27頁2、光軸與主平面當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳輸時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體光軸。“光軸”是一特殊“方向”,不是指一條直線。凡平行于此方向直線均為光軸。單軸晶體：只有一個(gè)光軸晶體雙軸晶體：有兩個(gè)光軸晶體方解石、石英、紅寶石、冰等。云母、硫磺、藍(lán)寶石等。AB光軸102°方解石晶體光軸第28頁主平面：晶體中某條光線與晶體光軸組成平面。e光光軸e光主平面o光光軸o光主平面····o光振動(dòng)方向垂直于o光主平面。e光振動(dòng)方向平行于e光主平面。晶體主截面：晶面法線與晶體光軸組成平面。當(dāng)入射光線在晶體主截面內(nèi)時(shí)，o光和e光主平面與晶體主截面重合，這時(shí)o光和e光振動(dòng)方向嚴(yán)格垂直。實(shí)際上大多數(shù)情況下，o光和e光主平面夾角都很小，所以o光和e光振動(dòng)方向可認(rèn)為是垂直。第29頁主折射率:o光傳輸速率用表示,其折射率用表示.e光沿垂直于光軸方向上傳輸速率用表示,折射率用表示。第30頁3.尼科耳棱鏡光軸在ABCD平面內(nèi)方向與AB成480，入射面取ABCD面將兩塊依據(jù)特殊要求加工方解石棱鏡用折射率為n=1.55加拿大樹膠粘合成一長(zhǎng)方柱形棱鏡。O光入射角大于其臨界角arcsin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，在BD處為涂黑層所吸收。出射光為偏振光e光。方解石折射率n0=1.658,ABDC?e?760O220680480e第31頁六.波片橢圓偏振光和圓偏振光取得波片(波晶片)：光軸平行表面晶體薄片。....晶面光軸doe第32頁AoAe

光軸Pdyx線偏振光光軸λ

經(jīng)過厚為d晶片，o光、e光產(chǎn)生光程差和相位差：

振幅關(guān)系從晶片出射是兩束傳輸方相同、振動(dòng)方向相互垂直、頻率相等、相位差為

線偏振光，它們合成為一束橢圓偏振光。第33頁(1)四分之一波片——線偏振光→圓偏振光——線偏振光→線偏振光從線偏振光取得橢圓或圓偏振光.——線偏振光→橢圓偏振光dyx線偏振光光軸λ

=3

/2

=

/2第34頁(2)二分之一波片使線偏振光振動(dòng)面轉(zhuǎn)過2

角度A0入A0出A入A出Ae入=

Ae出入

光軸

=0

=

第35頁偏振光的干涉8-10第36頁8-10偏振光干涉

....透光軸相互垂直一.偏振光干涉裝置二.偏振光干涉分析1.振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e

第37頁在P2

后，兩束光振動(dòng)方向平行，振幅為：是一對(duì)振幅相等相干光經(jīng)過晶體C后此兩束光合成為一束橢圓偏振光經(jīng)過P2

后（若P1//P