大学物理 14-9 马吕斯定律.ppt

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1、第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学大学物理 14-9 马吕斯定律 Four short words sum up what has lifted most successful Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. individuals above the crowd: a little bit more. -aut

2、hor -author -date-date第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝 纵波纵波 振动方振动方向相对传播方向向相对传播方向具有对称性；具有对称性； 横波横波 振动方振动方向相对传播方向向相对传播方向不不具有对称性具有对称性. .振动方向对于传播方向的不对称性称为振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振偏振。偏振是偏振是横波横波所特有的性质。所特有的性质。光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 . .光波是光波是横波横波 光的偏振光的偏振 .

3、 .第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学振动方向对于传播方向的不对称性称为振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振偏振。偏振是偏振是横波横波所特有的性质。所特有的性质。光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 . .光波是光波是横波横波 光的偏振光的偏振 . . 各种振动方向的光出现的各种振动方向的光出现的机会相等，机会相等，沿同一振动方向沿同一振动方向的原子光波列的的原子光波列的强度强度与振与振动方向动方向无关，无关，称这种光为称这种光为自然光自然光。 原子发光是随机的，在普通

4、光源中不同原子发出的光原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可能不同。度都可能不同。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可能不同。度都可能不同。 自然光可以分解为两束相互独立的、等振

5、幅的、振动自然光可以分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然方向相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。光光强的一半。 XYIII012 各种振动方向的光出现的各种振动方向的光出现的机会相等，机会相等，沿同一振动方向沿同一振动方向的原子光波列的的原子光波列的强度强度与振与振动方向动方向无关，无关，称这种光为称这种光为自然光自然光。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 自然光可以分解为两束相互独立的、等振幅的、振动自然光可以

6、分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然方向相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。光光强的一半。 XYIII012 如果所有光矢量都在一个平面内振动如果所有光矢量都在一个平面内振动称这种光线称这种光线为为线偏振光线偏振光或或平面偏振光平面偏振光。.第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 如果所有光矢量都在一个平面内振动如果所有光矢量都在一个平面内振动称这种光线称这种光线为为线偏振光线偏振光或或平面偏振光平面偏振光。. 如果

7、将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量量部分地削弱，所得的光线称为部分地削弱，所得的光线称为部分偏振光部分偏振光。. .第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量量部分地削弱，所得的光线称为部分地削弱，所得的光线称为部分偏振光部分偏振光。. .起偏起偏检偏检偏从自然光获得偏振光的装置；从自然光获得偏振光的装置；检查某束光是否是偏振光的装置。检查某束光是否是偏振光的

8、装置。从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光检查某束光是否是偏振光；检查某束光是否是偏振光；检偏振器检偏振器起偏振器起偏振器第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学起偏起偏检偏检偏从自然光获得偏振光的装置；从自然光获得偏振光的装置；检查某束光是否是偏振光的装置。检查某束光是否是偏振光的装置。从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光检查某束光是否是偏振光；检查某束光是否是偏振光；检偏振器检偏振器起偏振器起偏振器透明玻璃片透明玻璃片涂有金鸡纳霜或碧硒（电涂有金鸡纳霜或碧硒（电气石）等材料的簿膜气石）等

9、材料的簿膜第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学透明玻璃片透明玻璃片涂有金鸡纳霜或碧硒（电涂有金鸡纳霜或碧硒（电气石）等材料的簿膜气石）等材料的簿膜 自然光自然光偏振光偏振光偏振化方向偏振化方向2. 2. 偏振片偏振片 有一个特定的方向，有一个特定的方向，只让平行于该方向的振动只让平行于该方向的振动通过。通过。 这一特定的方向这一特定的方向称为偏振化方向称为偏振化方向. .偏振片特点：偏振片特点：偏振片的用途偏振片的用途a) 作起偏振器作起偏振器I0I0/2b) 作检偏振器作检偏振器偏振光

10、偏振光变暗变暗自然光自然光不变暗不变暗I0I0/2I0/2I0自然光自然光I0/2I0/2第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学. .自然光自然光起偏器起偏器检偏器检偏器线偏振光线偏振光AIA00I检偏器偏检偏器偏振化方向振化方向AA0a检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏

11、振化方向之间的夹角。的夹角。a a马吕斯定律马吕斯定律AA0cosaaAA0cosaaIAIA2200 II20cos a a2cosaa I0MO I02 一束光强为一束光强为 的自然光透过检的自然光透过检偏器，透射光强为：偏器，透射光强为：I0I0/2第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学马吕斯定律马吕斯定律AA0cosaaAA0cosaaIAIA2200 II20cos a a2cosaa I0MO I02 讨论：光强的调制讨论：光强的调制 MNP I0I0/2I02 t2cos I

12、t20cos2 t20cos (90) 一束光强为一束光强为 的自然光透过的自然光透过检偏器，透射光强为：检偏器，透射光强为：I0I0/2 在透振方向正交的起偏器在透振方向正交的起偏器MM和检偏器和检偏器 N N 之间，插入之间，插入一片以角速度一片以角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P P，入射自然光强，入射自然光强为为 ，试求由系统出射的光强是多少？，试求由系统出射的光强是多少？ I0第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 讨论：光强的调制讨论：光强的调制 在透振方向正交的起偏器

13、在透振方向正交的起偏器MM和检偏器和检偏器 N N 之间，插入之间，插入一片以角速度一片以角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P P，入射自然光强，入射自然光强为为 ，试求由系统出射的光强是多少？，试求由系统出射的光强是多少？ I0 MNP I0I0/2I02 t2cos It20cos2 t20cos (90) IItt220/2)cossin 出出（It20(/8)(sin 2) t=00、900、1800、2700时，输出光强为零。时，输出光强为零。 t=450、1350、2250、3150时，输出光强最大为时，输出光强最大为 。I0/ 8每旋转偏振片每旋转偏振片P 一周，输出光强有

14、一周，输出光强有“四明四零四明四零”。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学设两束单色自然光的强度分别为设两束单色自然光的强度分别为 和和 . . 10I20I解：解： MI10I10/2NII20101cos 302 030 MI20I20/2N060II20202cos 602 II20101cos 302 II20202cos 602 II12 II210220cos 601cos 303 例例1 1 有两个偏振片有两个偏振片, ,一个用作起偏器一个用作起偏器, , 一个用作检偏一个

15、用作检偏器器. . 当它们偏振化方向间的夹角为当它们偏振化方向间的夹角为 时时 , , 一束单色自然一束单色自然光穿过它们光穿过它们, , 出射光强为出射光强为 ；当它们偏振化方向间的夹角；当它们偏振化方向间的夹角为为 时时, , 另一束单色自然光穿过它们另一束单色自然光穿过它们, , 出射光强为出射光强为 , , 且且 . . 求两束单色自然光的强度之比求两束单色自然光的强度之比. .60 30 I1I2II12 第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学 MI10I10/2NII20101

16、cos 302 030 MI20I20/2N060II20202cos 602 例例2. 使自然光通过两个偏振化方向成使自然光通过两个偏振化方向成 600 角的偏振片，角的偏振片，透射光强为透射光强为Ie。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片成它的偏振化方向与前两个偏振片成 300 角，试求入射光强角，试求入射光强和插入另一偏振片后的透射光强各为多少？和插入另一偏振片后的透射光强各为多少？第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波

17、动光学解：解： 例例2. 使自然光通过两个偏振化方向成使自然光通过两个偏振化方向成 600 角的偏振片，角的偏振片，透射光强为透射光强为Ie。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片成它的偏振化方向与前两个偏振片成 300 角，试求入射光强角，试求入射光强和插入另一偏振片后的透射光强各为多少？和插入另一偏振片后的透射光强各为多少？设入射自然光的强度为设入射自然光的强度为I0 MI0I0/2N060eII200cos 602 MI0I0/2N 030NII20cos 30 II200cos 302 060II0求求： ，eII20

18、0cos 602 eII08 II200cos 302 I20200cos 30 cos 302 eI89216eI94 第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学二、二、 偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏 马吕斯定律马吕斯定律 偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏 两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。然后粘在两个

19、玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特它有一个特定的方向，只让平行于该方向的振动通过。定的方向，只让平行于该方向的振动通过。这一特定的这一特定的方向称为偏振化方向。方向称为偏振化方向。 自然光通过偏振片后变为线偏振光，称为自然光通过偏振片后变为线偏振光，称为。 偏振片又可用来检验光线的偏振化程度，称为偏振片又可用来检验光线的偏振化程度，称为。 起起 偏偏021I0I起偏器起偏器偏振化方向偏振化方向第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学a212cosII 3p1p0I0I1I3p2p1p2I3

20、I2pa3p1p0121II a20cos2I 在两块在两块正交正交偏振片偏振片 之间插入另一块偏之间插入另一块偏振片振片 ，光强为，光强为 的自然光的自然光垂直入射垂直入射于偏振片于偏振片 ，讨论转动讨论转动 透过透过 的光强的光强 与转角的关系与转角的关系 .I31, pp2p2p3p0I1p讨论讨论第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 第第1414章章 波动光学波动光学)2(cos223a IIa202cos2II aaa220223sincos21sinIII220301(2cossin)sin 288IIIaaa若若 在在 间变化，间变化， 如何变化如何变化？a203I0,23, ,2, 03Ia8,47,45,43,403II a2pa3p1p0I1I3p2p1p2I3I