大学物理光的偏振省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章第三章 光偏振光偏振光波性质:光波性质:横波横波c电矢量电矢量E E代表光振动代表光振动光矢量光矢量在垂直于光传输方向平面内,光矢量可能有在垂直于光传输方向平面内,光矢量可能有不一样振动状态不一样振动状态光偏振态光偏振态非偏振光非偏振光完全偏振光完全偏振光部分偏振光部分偏振光第1页一一.非偏振光非偏振光(自然光自然光)没有优势方向没有优势方向自然光分解自然光分解自然光表示法:自然光表示法:1 1 光偏振状态光偏振状态在垂直于其传输方向平面内在垂直于其传输方向平面内每一个光矢量每一个光矢量都能够分解为都能够分解为x x、y y 方向分方向分量量注意:以上两相互垂直分振动无固定相位关系注意:
2、以上两相互垂直分振动无固定相位关系第2页1 1、线偏振光、线偏振光E播播传传方方向向振振动动面面线偏振光表示法:线偏振光表示法:光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面垂直光传输方向垂直光传输方向平面内平面内二二.完全偏振光完全偏振光EEyEx yx 第3页右旋圆右旋圆偏振光偏振光右旋椭圆右旋椭圆偏振光偏振光2.2.圆偏振光圆偏振光,椭圆偏振光椭圆偏振光三三.部分偏振光部分偏振光部分偏振光部分偏振光某某一一方方向向振振动动强于其它方向强于其它方向部分偏振光表示法:部分偏振光表示法:平行纸面光振动较强平行纸面光振动较强垂直纸面光振动较强垂直纸面光振动较强 部分偏振光分解部分偏振光
3、分解部分偏振光可看成是自然光和线部分偏振光可看成是自然光和线偏振光混合偏振光混合第4页2 2 线偏振光取得与检验线偏振光取得与检验一一起偏起偏 起偏:起偏:从自然光取得偏振光从自然光取得偏振光 起偏器起偏器:起偏光学器件起偏光学器件自然光自然光I0线偏振光线偏振光 IP偏振化方向偏振化方向(透振方向透振方向)偏振片起偏偏振片起偏:第5页二二.马吕斯定律马吕斯定律(线偏振光入射偏振片线偏振光入射偏振片)I0IPP E0 E=E0cos 马吕斯定律马吕斯定律(18091809)消光消光三三.检偏检偏用偏振器件用偏振器件分析、检验分析、检验光偏振态光偏振态旋转一周旋转一周2 2明明2 2暗暗自然光自
4、然光部分偏振光部分偏振光?第6页例例1.1.三三个个偏偏振振片片 P P1 1、P P2 2与与P P3 3 堆堆叠叠在在一一起起,P P1 1 与与 P P33偏偏振振化化方方向向相相互互垂垂直直,P P2 2 与与 P P1 1 偏偏振振化化方方向向间间夹夹角角为为 3030 。强强度度为为 I0 自自然然光光垂垂直直入入射射到到偏偏振振片片 P P1 1,并并依依次次透透过过偏偏振振片片 P P1 1、P P2 2 与与 P P3 3,若若不不考考虑虑偏偏振振片片吸吸收收和和反反射射,则则经经过三个偏振片后光强为:过三个偏振片后光强为:(A)(B)(C)(D)C第7页例例2.2.有三个偏
5、振片堆叠在一起,第一块与有三个偏振片堆叠在一起,第一块与第三块偏振片化方向相互垂直,第二块和第第三块偏振片化方向相互垂直,第二块和第一块偏振化方向相互平行,然后第二块偏振一块偏振化方向相互平行,然后第二块偏振片以恒定角速度片以恒定角速度 w w绕光传输方向顺时针旋绕光传输方向顺时针旋转,如图所表示。设入射自然光光强为转,如图所表示。设入射自然光光强为I I。,经过这一系统后,出射光光强为何?经过这一系统后,出射光光强为何?第8页第9页例例3.3.一束光是自然光和线偏振光混合光,一束光是自然光和线偏振光混合光,让它们垂直经过一偏振片,若以此入射光束让它们垂直经过一偏振片,若以此入射光束为轴旋转偏
6、振片,测得透射光强度最大值是为轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值最小值55倍,那么入射光束中自然光与线倍,那么入射光束中自然光与线偏振光光强比值为:偏振光光强比值为:A (A)1/2;(B)1/5;(C)1/3;(D)2/3.第10页3 3 反射和折射光偏振反射和折射光偏振一一.反射和折射时光偏振反射和折射时光偏振i0 0:起起偏偏角角或或布儒斯角布儒斯角i0+r0=90O 布儒斯特定律布儒斯特定律n1n2i ir自然光反射和折射自然光反射和折射后产生部分偏振光后产生部分偏振光n1n2i0i0r0线偏振光线偏振光起偏振角起偏振角第11页若若 n n1 1 =1.00(=1.00(空气空
7、气),n n2 2=1.50(=1.50(玻璃玻璃),则:,则:二二.玻璃片堆起偏玻璃片堆起偏i0 玻璃片堆玻璃片堆(线偏振光线偏振光)(靠近线偏振光靠近线偏振光)互余互余第12页4 4 光在晶体中双折射光在晶体中双折射(自学自学)方解石方解石oee o一一.双折射概念双折射概念1.1.双折射双折射n1n2irore(各向异各向异性媒质性媒质)自然光自然光o光光e光光2.2.寻常光和非寻常光寻常光和非寻常光o o光光:遵从折射定律遵从折射定律e e光光:普通不遵从折射定律普通不遵从折射定律e e光折射线普通在入射面内。光折射线普通在入射面内。o o光和光和e e光光都是线偏振光都是线偏振光双折
8、射本质是双折射本质是o光和光和e光折射率不一样,传输速度不一样光折射率不一样,传输速度不一样o o光在入光在入射面内射面内第13页3.3.晶体光轴晶体光轴当当光光在在晶晶体体内内沿沿某某个个特特殊殊方方向向传传输输时时不不发发生生双折射,双折射,该方向称为晶体该方向称为晶体光轴。光轴。比如,方解石晶体比如,方解石晶体(冰洲石冰洲石)AB光轴光轴102 光光轴轴是是一一特特殊殊方方向向,凡凡平平行行于此方向直线均为光轴于此方向直线均为光轴。单轴晶体:只有一个光轴晶体单轴晶体:只有一个光轴晶体双轴晶体:有两个光轴晶体双轴晶体:有两个光轴晶体单轴晶体单轴晶体方解石,石英,红宝石方解石,石英,红宝石云
9、母,硫磺,蓝宝石云母,硫磺,蓝宝石第14页vo t光轴光轴光轴光轴ve tvo to光光:e光光:n00,ne称为晶体主折射率称为晶体主折射率 依据依据n00,ne关系可分为正、负晶体关系可分为正、负晶体4.4.光在单轴晶体内波面光在单轴晶体内波面 正晶体正晶体:ne no,如石英如石英负晶体负晶体:ne no,如方解石如方解石第15页5.5.单轴晶体主平面单轴晶体主平面主平面主平面:单轴晶体中光传输方向与晶体光:单轴晶体中光传输方向与晶体光轴组成平面。轴组成平面。e光光光轴光轴e光光主平面主平面o光光光轴光轴o光光主平面主平面振动方向振动方向主平面主平面振动方向振动方向主平面主平面只有光轴在
10、入射面内时,只有光轴在入射面内时,o o、e e光主平面以及入射光主平面以及入射面重合在一起面重合在一起第16页当光沿光轴方向入射晶体时,当光沿光轴方向入射晶体时,不发生不发生双折射现象双折射现象当光垂直光轴方向入射晶当光垂直光轴方向入射晶体时,体时,o o光、光、e e光沿同一方光沿同一方向传输,但速度不一样向传输,但速度不一样 e o e o光轴光轴晶体晶体 e o e o光轴光轴晶体晶体发生了发生了双折射现象双折射现象第17页偏振片应用偏振片应用v 眼镜、车灯、玻璃眼镜、车灯、玻璃非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片二向色性二向色性作业:作业:5.2 5.2 习题
11、指导:习题指导:4 4;5 5;7 7看经典例题看经典例题声波是否也有偏振现象?能否利用两片声波偏声波是否也有偏振现象?能否利用两片声波偏振片制作消音装置?为何?振片制作消音装置?为何?第18页偏振片应用偏振片应用v 眼镜、车灯、立体电影眼镜、车灯、立体电影声波是否也有偏振现象?能否利用两片声波偏声波是否也有偏振现象?能否利用两片声波偏振片制作消音装置?为何?振片制作消音装置?为何?第19页1.1.自然光以自然光以 60 60 入射角照射到某一透明介质表入射角照射到某一透明介质表面时,反射光为线偏振光,则知:面时,反射光为线偏振光,则知:B (A A)折射光为线偏振光)折射光为线偏振光 30
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