大学物理光的偏振-3省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,大学物理光偏振,第1页,8-9 光偏振,一、自然光和,偏振光,一束自然光可分解为两束振动方向,相互垂直、等幅光振动。,自然光表示法：,没有一个方向光振动占,有优势。,1.自然光,没有优势方向,因为普通光原中单个原子发光独立性、随机性和间歇性，大量原子发出光，,没有一个方向光振动占,有优势，各个方向光,矢量,E,振幅相等。,第2页,振动面：,光,矢量,振动方向与光传输方向组成平面。,偏振:,光,矢量,振动方向相对传输方向不对称性。,光矢量,振动面,v,o,H,E,2.线偏振光和,部分偏振光,偏振方向:,光矢量 方向,第3页,光矢量只沿一个固定方向振动。,一束,线偏振光,可分解为两束振动方向,相互垂直线偏振光。,E,E,y,E,x,y,x,线偏振光,(,完全偏振光、平面偏振光,),E,播,传,方,向,振,动,面,第4页,线偏振光表示法：,光振动平行板面,光振动垂直板面,第5页,部分偏振光,某个方向光振动占,有优势。,部分偏振光可分解为两束振动方向,相互垂直、,不等幅,线偏振光。,部分偏振光表示法：,平行板面光振动较强,垂直板面光振动较强,部分偏振光分解,部分偏振光,自然光与,线偏振光,混合。,第6页,偏振度：,讨论：,部分偏振光,自然光,完全偏振光,完全偏振光强度,自然光强度,第7页,3、椭圆偏振光和圆偏振光,圆偏振光：,光振动方向随时间改变,椭圆偏振光：,光振动方向和幅度都随时间改变,光矢量端点运动轨迹是圆。,光矢量端点运动轨迹是椭圆。,第8页,迎着光传输方向看，光矢量端点沿逆时针方向旋转称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转称为右旋偏振光。,圆偏振光,线偏振光,椭圆偏振光,椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光。,第9页,椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，,均可等效为两个含有恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直线偏振光。,任何两束传输方向相同、频率相等、相位差恒定、振动方向相互垂直线偏振光叠加时，都将形成椭圆偏振光或圆偏振光。,第10页,二,、,起偏和检偏,起偏：,使自然光（或部分偏振光）变成线偏振光过程。,检偏：,检验入射光偏振性。,1、偏振片起偏和检偏,将待检验入射光垂直入射偏振片，迟缓转动偏振片，观察光强改变，确定光偏振性。,透,光,轴,方,向,自然光,偏振片,线偏振光,偏振化方向,第11页,线偏振光经过旋转检偏器，,光强发生改变，有消光现象,第12页,自然光经过旋转检偏器，光强不变。,第13页,部分偏振光经过旋转检偏器，,光强发生改变。,第14页,三、马吕斯定律,I,0,I,P,马吕斯定律,（1809）,-线偏振光振动方向与检偏器偏振化方向,之间夹角。,线偏振光可沿两个相互垂直方向分解,E,E,y,E,x,y,x,P,E,0,E=E,0,cos,检偏器,透射轴,线偏振光振动方向,第15页,I,?,P,待检光,I,不变,是什么光？,I,变，有消光,是什么光？,I,变，无消光,是什么光？,讨论,消光,第16页,例,在,偏振化方向,正交起偏器,M和检偏器 N 之间，插入一片以角速度 旋转偏振片 P，入射自然光强为 ,试求由系统出射光强是多少？,第17页,偏振片,P每旋转一周，输出光强有“,四明四零,”。,（1）,4,t,=0,0,360,0,，2,360,0,，3,360,0,时,，,t,=45,0,135,0,225,0,315,0,时，输出光强为 。,t,=0,0,90,0,180,0,270,0,时，输出光强为零。,（2）,4,t,=180,0,3,180,0,，5,180,0,，7,180,0,时,，,第18页,四、布儒斯特定律-,-,反射光和折射光偏振,自然光,部分,偏振光,反射和折射过程会使入射自然光一定程度偏振化。,部分,偏振光,偏振化程度与入射角和两种介质折射率相关。,第19页,反射光是振动方向垂直于入射面线偏振光。,起偏振角,布儒斯特角,布儒斯特定律,布儒斯特发觉：当入射角等于某一,特定值,i,0,时，,且反射光传输方向与折射光传输方向垂直。,自然光,线偏振光,部分偏振光,第20页,i,b,(靠近线偏振光),玻璃片堆,最终取得两束振动面相互垂直线偏振光,利用玻璃片堆产生线偏振光,第21页,方解石晶体,试验一,当一束光入射到各向同性透明介质表面时：,试验二,o,e,S,S,/,1、双折射现象,五、晶体双折射,当一束光入射到一些各向异性透明介质表面时：,第22页,光,光,当方解石晶体旋转时,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,第23页,光,光,双,折,射,当方解石晶体旋转时,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,纸面,方解石,晶体,第24页,光,光,当方解石晶体旋转时,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,第25页,光,光,当方解石晶体旋转时,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,第26页,一束光射到各向异性介质后折射成两束不一样方向光现象。,双折射现象,r,o,n,1,n,2,i,r,e,(各向异,性媒质),自然光,寻常光：,对于晶体一切方向都含有相同折射率(即波 速相同），且在入射面内传输，简称它为,O光。,寻常光线(,o,光)-恪守折射定律,非常光：,它折射率（即波速）随方向而改变，而且,不一定在入射面内传输，简称为,e,光。,非常光线(,e,光)-不恪守折射定律,o,光和,e,光都是线偏振光。,第27页,2、光轴与主平面,当光在晶体内沿某个特殊方向传输时,不发生双折射,，该方向称为,晶体光轴,。,“,光轴,”是一,特殊“方向”,不是指一条直线。,凡平行于此方向直线均为光轴。,单轴晶体,：只有一个光轴晶体,双轴晶体,：有两个光轴晶体,方解石、石英、红宝石、冰等。,云母、硫磺、蓝宝石等。,A,B,光轴,102,方解石晶体光轴,第28页,主平面：,晶体中,某条光线,与,晶体光轴,组成平面。,e,光,光轴,e,光,主平面,o,光,光轴,o,光,主平面,o,光振动,方向,垂直,于,o,光主平面。,e,光振动,方向,平行于,e,光主平面。,晶体,主截面：,晶面法线,与,晶体光轴,组成平面。,当入射光线在晶体主截面内时，,o,光和,e,光主平面与晶体主截面重合，这时,o,光和,e,光振动方向严格垂直。实际上大多数情况下，,o,光和,e,光主平面夹角都很小，所以,o,光和,e,光振动方向可认为是垂直。,第29页,主折射率:,o,光传输速率用 表示,其,折射率,用 表示.,e,光沿垂直于光,轴方向上,传输速率用 表示,折射率用 表示。,第30页,3,.,尼科耳棱镜,光轴在,ABCD平面内方向与AB成48,0,，入射面取,ABCD面,将两块依据特殊要求加工,方解石棱镜,用折射率为,n,=1.55,加拿大树胶粘合成一长方柱形棱镜。,O,光入射角大于其临界角,arc sin,(1.55/1.658)=69,0,12，,被全反射,，,在,BD,处为涂黑层所吸收,。,出射光为偏振光,e,光,。,方解石折射率,n,0,=1.658,A,B,D,C,e,76,0,O,22,0,68,0,48,0,e,第31页,六.波片 椭圆偏振光和圆偏振光取得,波片(波晶片)：,光轴平行表面晶体薄片。,.,.,.,.,晶面,光轴,d,o,e,第32页,A,o,A,e,光轴,P,d,y,x,线偏振光,光轴,经过厚为,d,晶片，,o,光,、,e,光产生光程差和相位差：,振幅关系,从晶片出射是两束,传输方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差为,线偏振光，它们合成为一束,椭圆偏振光,。,第33页,(1)四分之一波片,线偏振光圆偏振光,线偏振光线偏振光,从线偏振光取得椭圆或圆偏振光.,线偏振光椭圆偏振光,d,y,x,线偏振光,光轴,=3,/2,=,/2,第34页,(2)二分之一波片,使线偏振光振动面转过2,角度,A,0入,A,0出,A,入,A,出,A,e,入,=,A,e,出入,光轴,=0,=,第35页,偏振光的干涉,8-10,第36页,8-10 偏振光干涉,.,.,.,.,透光轴相互垂直,一.偏振光干涉装置,二.偏振光干涉分析,1.振幅关系,P,2,P,1,C,A,1,A,e,A,o,A,2,o,A,2,e,第37页,在,P,2,后，两束光振动方向平行，振幅为：,是一对振幅相等相干光,经过晶体C后,此两束光合成为一束椭圆偏振光,经过,P,2,后,（若,P,1,/,P,2,，则无附加相差,）,2.相位关系,P,2,P,1,C,A,1,A,e,A,o,A,2,o,A,2,e,第38页,相长干涉,相消干涉,若单色光入射,且,d,均匀,屏上无干涉条纹.,若白光入射，晶片,d,均匀，视场中将展现一定色 彩，这种现象称为,显,色偏振,。,若白光入射，且,d,不均匀，则屏上出现彩色条纹。,若单色光入射,且,d,不均匀,则屏上出现等厚干涉条纹.,第39页,