光学（偏振）大学物理基础课件

光学（偏振）大学物理基础课件内容摘要：

光学（偏振）大学物理基础课件 第三部分 光的偏振(of 的偏振性与光的偏振态 :光是特定频率范围内的电磁波。 起光作用的是电场强度矢量，称为 光矢量。 光矢量的振动方向与光的传播方向垂直，这一特征称为 光的偏振。 偏振性是 横波 区别于纵波的重要特征。 § 10 自然光和偏振光(然光偏振光完全偏振光部分偏振光线偏振光椭圆偏振光圆偏振光自然光 由于原子发光的独立性与随机性，对于普通光源所发的光，光矢量分布各向均匀。 各光矢量之间 无固定的相位关系。 可用两个相互垂直的光矢量表示自然光，但两者之间也无固定的相位关系。 线偏振光 光矢量 E 只沿一个固定方向振动光矢量方向和光的传播方向构成的平面称为 振动面。 椭圆偏振光圆偏振光 光矢量绕传播方向匀速转动。 因光矢量端点的轨迹而得名。 有左旋、右旋之分。 某时刻光矢量沿传播方向的改变部分偏振光 介于线偏振光与自然光之间的情形，可看成线偏振光与自然光的混合。 § 17偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律一、用偏振片起偏和检偏将聚乙烯醇薄膜加热并拉长，使其中碳氢化合物分子形成链状，再掺碘形成 “ 碘链 ”。 碘链中的自由电子可吸收沿碘链方向的光振动能量，而垂直于碘链的方向称为 偏振片 的 偏振化方向。 平行线表示偏振化方向自然光通过偏振片后，光强为原来的 二分之一。 旋转起偏器 ，屏幕上 光强不变。 检偏器旋转一周，透射光光强出现 两次 最强，两次 消光 ，说明入射到 的光是线偏振光。 21 11A2c o A 212 c o 023,2 2 I然光通过两个偏振化方向夹角为 60° 的偏振片后，透射光强为 I . 若在两偏振片间再插入另一偏振片，它与前两者的偏振化方向的夹角均为30° ，则此时透射光光强为多少。 02021813c o o s 0 26c 20221 3296c o o s 例题 一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一转动的偏振片时，透射光光强的最大值是最小值的 5 倍。 求入射光中自然光和线偏振光的光强各占入射光光强的几分之几。 解 设入射光光强为 其中自然光光强为 线偏振光强度为 设通过偏振片后的光强分别为 I ， 1 2202 c o 2010m a x 21 10m i 102010 2152131010 2201021 c o § 17 反射光和折射光的偏振为起偏振角+ = 90°当自然光以 布儒斯特角 射到两种不同介质的表面时，其 反射光是 光振动垂直于入射面的 线偏振光。 21儒斯特 (律 :例如：光从空气到玻璃 (n= = 璃片堆也可以利用 玻片堆 获得透射的偏振光：§ 10光的双折射 (过 方解石 (看到的双象 : 折射光分成 两束。 服从折射定律寻常光线 o 光非常光线 e 光 不服从折射定律o 向异性 的。 e 光在晶体中各个方向的折射率不相等，即它在晶体中的传播速度随方向不同而改变。 o 光 在晶体中各方向的折射率和传播速度都相同。 晶体中存在一些 特殊方向 ，光沿这些方向入射时不发生双折射，即这些方向 o 光和 e 光的折射率相等，传播速度相同。 光轴 (:如：方解石、石英 (红宝石 ( 单轴晶体云母 (硫磺、蓝宝石是 双轴晶体几个重要的基本概念：光线（ e 光或 o 光 ）与光轴组成的平面称为该光线 （ e 光或 o 光 ）的主平面。 主平面一般情况下， e 光 和 o 光的两个主平面一般不重合，会有一个很小的夹角。 当光轴位于入射面内时，这两个平面是重合的。 e 光 和 o 光 都是线偏振光。 e 光 的光振动在其主平面内， o 光 的光振动与其主平面垂直。 78°78°102°102°102°102°线在平面内入射时轴在各向异性的晶体中，子波源发出两组子波波面。 主折射率石英 . . 晶体）光轴 .晶体）.晶体光轴平行于表面）尼科耳棱镜n = n < 傅科棱镜6142637 方解石 n < 10偏振光的干涉s A c o A 有恒定相差(2 两束光通过晶片后的相位差为4)( 晶片称为 四分之一波片线偏振光通过四分之一波片后， o 光和 e 光的 光程差为 /4 ，相位差为 /2 ，叠加后得到 椭圆偏振光 （主轴之一与光轴重合）。 若 = /4 ，则得到 圆偏振光。 椭圆 偏振光 :圆偏振光 : 当线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向成 时，则通过这种波片后线偏振光变为圆偏振光。 当线偏振光振动方向与四分之一波片的光轴方向的夹角 时，则通过这种波片后线偏振光变为椭圆偏振光。 圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光，其振动方向与光轴方向。 椭圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光，其振动方向与光轴方向的夹角。 满足 的晶片称为 二分之一波片2)( o 光和 e 光的 光程差为 /2 ，相位差为 ，叠加后仍为线偏振光 ，但其振动面转了 2 角。 若 = /4 ，则振动面旋转 /2。 线偏振光通过这种晶片后，仍是线偏振光，但其偏振化方向转过了 2 角度。 如何区分 椭圆偏振光和部分偏振光圆偏振光和自然光自然光部分偏振光自然光部分偏振光圆偏振光椭圆偏振光 线偏振光光轴平行于椭圆偏振光的主轴从偏振片 偏振光 , 经过晶片 为两束相互之间有相位差而振动方向互相垂直的 o 光 , 合成后的出射光一般将成为 椭圆偏振光 ，那么椭圆偏振光再穿过一个偏振片 将 怎样变化呢。 12 1 1c o s c o s s i n c o A 2 1 1s i n s i n s i n c o A 总相位差：2 ()T o ed 出射光强由此总相位差决定。 有些各向同性的非晶体或液体，受外界的人为因素影响而转变为各向异性，呈现出双折射现象。 这种现象称为 人为双折射。 例如，有些非晶体物质，在力的作用下发生形变时，将失去非晶体的各向同性的特征而具有晶体的性质，从而也能呈现出双折射现象。 这种人为双折射现象也叫做 光弹性效应。 又如，某些各向同性的非晶体或液体等透明物质，在强电场作用下，也能变为各向异性而显示双折射现象。 这种人为双折射现象叫做 电光效应 或 克尔效应。