物理学偏振幻灯片.ppt

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1、物理学偏振1第1页，共22页，编辑于2022年，星期日 1895年伦琴发现年伦琴发现X射线，射线，1906年年获首届诺贝尔物理奖。获首届诺贝尔物理奖。(a).X射线在电磁场中不改变方向，说明射线在电磁场中不改变方向，说明 不是带电粒子流。后来证明是不是带电粒子流。后来证明是电磁波电磁波13.3 X13.3 X射线衍射射线衍射 一、一、X X 射线衍射实验：射线衍射实验：1 1、X X 射线产生的方法：射线产生的方法：用高速电子撞击阳极金属靶。用高速电子撞击阳极金属靶。当时实验发当时实验发现现通常波长范围为：通常波长范围为：(b).X射线有很强的穿透本领，能使射线有很强的穿透本领，能使 照相底片

2、感光，使荧光粉等发光。照相底片感光，使荧光粉等发光。2 2、劳厄实验：、劳厄实验：（19121912年）年）晶体（光栅）晶体（光栅）劳厄实验证明了劳厄实验证明了X 射线具有波动特性。射线具有波动特性。第2页，共22页，编辑于2022年，星期日二、二、布喇格公式：布喇格公式：(1913)(1913)同一层（晶面）的原子同一层（晶面）的原子反射方向必加强。反射方向必加强。上下两层原子所发上下两层原子所发X光相光相干的加强条件是：干的加强条件是：布布喇格喇格公式公式原子受迫振动发原子受迫振动发出电磁波。出电磁波。第3页，共22页，编辑于2022年，星期日14.1 14.1 自然光和线偏振光自然光和线

3、偏振光第十四章第十四章 光的偏振光的偏振光是一种电磁波；光是一种电磁波；电磁波是变化的电场和磁场；电磁波是变化的电场和磁场；电磁波是横波；电磁波是横波；XYZ第4页，共22页，编辑于2022年，星期日基本概念基本概念(1)(1)、光矢量、光矢量在光与物质相互作用的过程中，电场强度矢量起主要作用，在光与物质相互作用的过程中，电场强度矢量起主要作用，因此将因此将电场强度电场强度矢量称为矢量称为光矢量。光矢量。(3)(3)、偏振态、偏振态自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光圆偏振光圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光(2)(2)、振动面、振动面光矢量与光的传播方向组成的平面。光矢量与光的传播方向

4、组成的平面。光矢量的各种振动状态。光矢量的各种振动状态。常见的光偏振态包括常见的光偏振态包括 5 种：种：第5页，共22页，编辑于2022年，星期日1 1、线偏振光、线偏振光光矢量沿一个固定的方向振动。光矢量沿一个固定的方向振动。线偏振光线偏振光的图示法：的图示法：振动面振动面振动面平行纸面振动面平行纸面振动面垂直纸面振动面垂直纸面也称为也称为平面偏振光平面偏振光或或完全偏振光完全偏振光。一、光的偏振态一、光的偏振态第6页，共22页，编辑于2022年，星期日在垂直光的传播方向上，各方向的光在垂直光的传播方向上，各方向的光矢量振幅均相同，光矢量在各个方向矢量振幅均相同，光矢量在各个方向上的分布是

5、均匀的。上的分布是均匀的。2 2、自然光、自然光 自然光的图示法自然光的图示法3 3、部分偏振光、部分偏振光部分偏振光的图示法部分偏振光的图示法某一方向的光振动较另一方向的光振动占优势某一方向的光振动较另一方向的光振动占优势或占劣势，这类光称部分偏振光。或占劣势，这类光称部分偏振光。第7页，共22页，编辑于2022年，星期日4 4、圆偏振光、圆偏振光在与光的传播方向垂直的平面内，光矢量按一在与光的传播方向垂直的平面内，光矢量按一定的频率旋转，其端点的轨迹为圆周。定的频率旋转，其端点的轨迹为圆周。右右旋旋圆圆偏偏振振光光左左旋旋圆圆偏偏振振光光5 5、椭圆偏振光、椭圆偏振光 在与光的传播方向垂直

6、的平面内，光矢量按一定的频率在与光的传播方向垂直的平面内，光矢量按一定的频率旋转，其端点的轨迹为椭圆。旋转，其端点的轨迹为椭圆。第8页，共22页，编辑于2022年，星期日二、起偏与检偏、马吕斯定律二、起偏与检偏、马吕斯定律1 1、二向色性、二向色性缺点：面积比较小缺点：面积比较小2 2、人造偏振片、人造偏振片表示偏振化方向表示偏振化方向特点：面积比较大；透射光为线偏振光。特点：面积比较大；透射光为线偏振光。天然晶体对相互垂直的两个光振动有选择地吸收；天然晶体对相互垂直的两个光振动有选择地吸收；自然光入射，透射光为部分偏振光。自然光入射，透射光为部分偏振光。第9页，共22页，编辑于2022年，星

7、期日一般情况下一般情况下起偏起偏器器检偏器检偏器3 3、起偏和检偏、起偏和检偏第10页，共22页，编辑于2022年，星期日I I0 0P PI I4 4、马吕斯定律、马吕斯定律设线偏振光的强度设线偏振光的强度 I I0 0 垂直入射偏振片，振动面与垂直入射偏振片，振动面与偏振化方向夹角如图，透射光强度偏振化方向夹角如图，透射光强度 I I注意：仅适用于入射光是线偏振光。注意：仅适用于入射光是线偏振光。第11页，共22页，编辑于2022年，星期日检偏过程：检偏过程：以光线为轴，旋转以光线为轴，旋转P2，观察透过，观察透过P2 的光强：的光强：(2)若：光强只是若：光强只是强弱变化强弱变化，则为，

8、则为(3)若：若：光强不变化光强不变化，则为，则为 (1)若：若：明明-暗暗-明明 变化为变化为线偏振光线偏振光。部分偏振光部分偏振光。自然光自然光。光光第12页，共22页，编辑于2022年，星期日思考题：思考题：你能说明为什么吗你能说明为什么吗？第13页，共22页，编辑于2022年，星期日光强为光强为 I0 的自然光相继通过偏振片的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 ，光强变为光强变为 I0/8，已知，已知 P1 P3 ，问：，问：P1、P2 间夹间夹角为多少？角为多少？解：分析作图解：分析作图P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2例题例题1 1、第14页，共22页，编辑于20

9、22年，星期日例题例题 2 2、自然光强度自然光强度 I0，连续通过，连续通过 4 块偏振片，相邻块偏振片，相邻两块偏振片偏振化方向夹角两块偏振片偏振化方向夹角30，忽略光的吸，忽略光的吸收，求：透射光强度。收，求：透射光强度。解：解：第15页，共22页，编辑于2022年，星期日例题例题3 3：一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度的最大值是最小值的得透射光强度的最大值是最小值的 5 倍，求入射光倍，求入射光中自然光与线偏振光的强度之比。中自然光

10、与线偏振光的强度之比。解：解：设自然光强度设自然光强度I0 偏振光强度偏振光强度I1则：则：第16页，共22页，编辑于2022年，星期日三、三、反射光和折射光的偏振、布儒斯特定律反射光和折射光的偏振、布儒斯特定律(1)、反射光反射光为为部分偏振光部分偏振光，且垂直入射面的振动较强，且垂直入射面的振动较强(2)、折射光折射光也为也为部分偏振光部分偏振光，且平行入射面的振动较强，且平行入射面的振动较强自然光入射在两种媒质的分界面上时，会发生自然光入射在两种媒质的分界面上时，会发生反射反射和和折射折射现象。现象。入射面入射面-入射光线与法线所决定的平面。入射光线与法线所决定的平面。实验发现：实验发现

11、：第17页，共22页，编辑于2022年，星期日1 1、布儒斯特定律、布儒斯特定律反射光反射光为为线偏振光线偏振光，且光矢量垂直入射面。，且光矢量垂直入射面。反射光与折射光线垂直反射光与折射光线垂直当入射角满足当入射角满足称为称为布儒斯特角布儒斯特角，起偏角起偏角。由折射定律：由折射定律：第18页，共22页，编辑于2022年，星期日平行玻璃板上表面反射光是线偏振光平行玻璃板上表面反射光是线偏振光上表面的折射角等于下表面的入射角上表面的折射角等于下表面的入射角求：玻璃的布儒斯特角求：玻璃的布儒斯特角例题例题4、第19页，共22页，编辑于2022年，星期日欲使反射光增强，可以使用欲使反射光增强，可以

12、使用玻璃片堆，玻璃片堆，当玻璃片足够多时，反射光的强度加强；当玻璃片足够多时，反射光的强度加强；反射光为完全线偏振光，但光强反射光为完全线偏振光，但光强较弱较弱；折射光；折射光为部分偏振光，但光强为部分偏振光，但光强较强较强。注意：注意：透射光逐渐成为偏振光，偏透射光逐渐成为偏振光，偏振化程度增强，偏振化方向振化程度增强，偏振化方向与反射光的偏振方向垂直。与反射光的偏振方向垂直。第20页，共22页，编辑于2022年，星期日解：由布儒斯特定律解：由布儒斯特定律利用此方法可以测量不透明媒质的折射率。利用此方法可以测量不透明媒质的折射率。例题例题5 5、已知：某种已知：某种不透明媒质不透明媒质的布儒斯特角的布儒斯特角求：该种媒质的折射率？求：该种媒质的折射率？用布儒斯特定律可以测量透明物体的折射率，用布儒斯特定律可以测量透明物体的折射率，而且还能测量不透明物体的折射率。而且还能测量不透明物体的折射率。第21页，共22页，编辑于2022年，星期日画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。例题例题 6、第22页，共22页，编辑于2022年，星期日