《自然光和偏振光》PPT課件

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1、16-1自然光和偏振光實(shí)驗(yàn)：試想象你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子里的樹上，另一頭拿在你手里。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當(dāng)中穿過去的。好了，如果你現(xiàn)在拿繩子上下波動，這些波就會從兩根竹子之間通過，并從你的手傳到那棵樹上。這時(shí)，那座籬笆對你的波來說是“透明的”。但是，要是你讓繩子左右波動，繩子就會撞在兩根竹子上，波就不會通過籬笆了。1機(jī)械波穿過狹縫一何謂光的偏振對縱波而言，包含傳播方向與振動方向所構(gòu)成的平面，哪一個(gè)都一樣，沒有一個(gè)顯示出與另一個(gè)有什么區(qū)別或不同。稱之為：波的振動方向?qū)鞑シ较蚓哂袑ΨQ性。2光的振動方向在振動平面內(nèi)不具有對稱性，叫做光的偏振。對橫波而言，由傳播方向與振動

2、方向所構(gòu)成的平面，與包含傳播方向而不包含振動方向的其它平面有區(qū)別。稱之為：波的振動方向?qū)鞑シ较虿痪哂袑ΨQ性。這種不對稱性稱之為偏振。機(jī)械波的橫波與縱波的區(qū)別------偏振光的波動性光的干涉、衍射光波是橫波光的偏振3普通光源發(fā)光的特點(diǎn)：?在同一時(shí)間在大批原子發(fā)光；（不是全部）?就單個(gè)原子而言，每個(gè)原子都是斷斷續(xù)續(xù)發(fā)光，每次發(fā)光時(shí)間極短（~10-8s）且一次只能發(fā)出一個(gè)有限長具有偏振性的波列。?同一原子先后發(fā)出的光及同一瞬間不同原子發(fā)出的光的頻率、振動方向、初相位、發(fā)光的時(shí)間均是隨機(jī)的。結(jié)論：大量原子所發(fā)出的光的合振動的振動面是隨機(jī)的，且各個(gè)方向的幾率相同。二自然光偏振光部分偏陣光觀測

3、光矢量在各個(gè)方向的平均值,沒有哪一個(gè)方向占優(yōu)勢,也沒有在任何時(shí)間段內(nèi)占優(yōu)勢,即這種光在時(shí)間上具有均勻性,在空間上具有對稱性.這就是自然光.41自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個(gè)方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等(軸對稱)這樣的光叫自然光。自然光以兩互相垂直的互為獨(dú)立的（無確定的相位關(guān)系）振幅相等的光振動表示，并各具有一半的振動能量。符號表示總光矢量分量的特點(diǎn)：(2)各光矢量間無固定的相位關(guān)系。(1)互相垂直方向是任選的。(3)各光矢量振幅相等。52偏振光符號表示3部分偏振光光矢量始終沿某一固定方向振動的光被稱為線偏振光。振動面某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的

4、光被稱為部分偏振光。符號表示6偏振度若一偏振光，光強(qiáng)最強(qiáng)的方向的光強(qiáng)的平均值為Imax，與之垂直方向的光強(qiáng)平均值為Imin，則：偏振度：討論：?完全偏振光?部分偏振光?自然光XY716-2起偏和檢偏馬呂斯定律8起偏一偏振片的起偏與檢偏二向色性:某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動，而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動通過，這種性質(zhì)稱二向色性。偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。偏振化方向：當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過，這個(gè)方向叫此偏振片的偏振化方向。偏振化方向起偏器偏振片的起偏作用9檢偏器檢偏起偏器10檢偏：用偏振器件檢驗(yàn)光的偏振態(tài)I?P待檢光若I不變，是什么光？若I變，有消

5、光，是什么光？若I變，無消光，是什么光？然光混合而成的部分偏振光設(shè)入射光可能是自然光線偏振光或由線偏振光與自或旋轉(zhuǎn)11二馬呂斯定律（Maluslaw1880年）馬呂斯定律：強(qiáng)度為I0的偏振光通過檢偏振器后,出射光的強(qiáng)度為檢偏器起偏器NM12例1有兩個(gè)偏振片,一個(gè)用作起偏器,一個(gè)用作檢偏器。當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為300時(shí),一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為I1；當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為600時(shí)，另一束單色自然光穿過它們，出射光強(qiáng)為I2，且I1=I2。求兩束單色自然光的強(qiáng)度之比。解：設(shè)兩束單色自然光的強(qiáng)度分別為I10和I20經(jīng)過起偏器后光強(qiáng)分別為和。經(jīng)過檢偏器后13例2在兩塊正交偏振

6、片P1，P3之間插入另一塊偏振片P2，光強(qiáng)為I0的自然光垂直入射于偏振片P1，討論轉(zhuǎn)動P2時(shí)透過P3的光強(qiáng)I3與轉(zhuǎn)角的關(guān)系。P1P3P1P3P214P1P3P21516-3布儒斯特定律16空氣玻璃入射面：入射光線和法線所成的平面。反射光：部分偏振光，垂直于入射面的振動大于平行于入射面的振動。折射光：部分偏振光，平行于入射面的振動大于垂直于入射面的振動。理論和實(shí)驗(yàn)證明：反射光的偏振化程度與入射角有關(guān)。光反射與折射時(shí)的偏振17空氣玻璃布儒斯特定律（1812年）反射光為完全偏振光，且振動面垂直入射面，折射光為部分偏振光。當(dāng)(1)反射光和折射光互相垂直。特點(diǎn)18(2)根據(jù)光的可逆性，當(dāng)入射光以

7、?角從n2介質(zhì)入射于界面時(shí)，此?角即為布儒斯特角。玻璃玻璃19注意對于一般的光學(xué)玻璃,反射光的強(qiáng)度約占入射光強(qiáng)度的7.5%，大部分光將透過玻璃。利用玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光20討論討論下列光線的反射和折射。211空氣例1一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角為布儒斯特角i0，問在界面1、2的反射光是什么光？玻璃2線偏振光22例2一束自然光以某一入射角入射到玻璃上，這時(shí)反射光成為偏振光，折射角為320，求(1)入射角；(2)玻璃的折射率。解：(1)(