大学物理-光学.ppt

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1、第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版教学基本要求教学基本要求：一一 理解理解自然光与偏振光的区别自然光与偏振光的区别.二了解二了解线偏振光的获得方法和检验方法线偏振光的获得方法和检验方法.三三理理解解马吕斯定律马吕斯定律和布儒斯特定律和布儒斯特定律.四四了解了解双折射现象双折射现象.1第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版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.机械横波与纵波的区别机械横

2、波与纵波的区别机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝2第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版一自然光一自然光 偏振光偏振光 自然光自然光：一般光源发出的光，包含各：一般光源发出的光，包含各个方向的光矢量在所有可个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等能的方向上的振幅都相等.符号表示符号表示注意注意 各光矢量间无固定的相各光矢量间无固定的相位关系位关系.二二互相互相垂直垂直方向是任选的方向是任选的.3第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 偏振光偏

3、振光（线偏振光）（线偏振光）符号表示符号表示光振动只沿某一固定方向的光光振动只沿某一固定方向的光.振动面振动面4第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 部分偏振光部分偏振光：某一方向的光振动比与之：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光光.符号表示符号表示5第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版二偏振片二偏振片 起偏与检偏起偏与检偏 二向色性二向色性:某些物质能吸收某一方向某些物

4、质能吸收某一方向的光振动的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动而只让与这个方向垂直的光振动通过通过,这种性质称二向色性这种性质称二向色性.偏振片偏振片：涂有二向色性材料的透明薄涂有二向色性材料的透明薄片片.6第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 起起 偏偏 偏振化方向偏振化方向：当自然光照射在偏振片上当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向向叫此偏振片的偏振化方向.偏振化方向偏振化方向起偏器起偏器7第十一章第十一章 光学光学11-10

5、 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器8第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版NM三马吕斯定律三马吕斯定律（1880 年）年）检偏器检偏器起偏器起偏器NM 马吕斯定律马吕斯定律9第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 例例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,一一个用作检偏器当它们偏振化方向间的夹角个用作检偏器当它们偏振化方向间的夹角为为 时

6、时,一束单色自然光穿过它们一束单色自然光穿过它们,出射出射光强为光强为 ；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，另一束单色自然光穿过它们时，另一束单色自然光穿过它们,出射光出射光强为强为 ,且且 .求两束单色自然光的求两束单色自然光的强度之比强度之比.10第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 解解 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I10 和和 I20.经过起偏器后光强分别为经过起偏器后光强分别为 和和经过检偏器后经过检偏器后11第十一章第十一章 光学光学11-10 11-

7、10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版 在两块正交偏振片在两块正交偏振片P1,P3 之间插入另一之间插入另一块偏振片块偏振片P2，光强为，光强为I0 的自然光垂直入射于的自然光垂直入射于偏振片偏振片P1，讨论转动，讨论转动P2 透过透过P3 的光强的光强I与转与转角的关系角的关系.讨论讨论12第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版13第十一章第十一章 光学光学11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版14第十一章第十一章 光学光学11-

8、10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律物理学物理学第五版第五版若若 在在 间变化，间变化，如何变化如何变化？15例例2.让入射的平面偏振光依次通过偏振片让入射的平面偏振光依次通过偏振片 P1 和和 P2 ，P1 和和 P2 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是别是 和和 ,欲使最后透射光振动方向与原入射光欲使最后透射光振动方向与原入射光 振动振动方向垂直方向垂直,并且透射光有最大光强并且透射光有最大光强,问问 ,各应满足各应满足 什么什么条件条件?解：解：要使透射光与入射光垂直要使透射光与入射光垂直,须须 P1、P2

9、 间夹角间夹角设入射光强为设入射光强为I0 ，则透射光强为，则透射光强为要使要使 ，须须1/7/202316第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版 入射面入射面 入射光线和入射光线和法线所成的平面法线所成的平面.反射光反射光 部分部分偏振光，垂直于入射面的偏振光，垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动振动大于平行于入射面的振动.光反射与折光反射与折射时的偏振射时的偏振空气空气玻璃玻璃17第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版 折射光折射光 部

10、分部分偏振光，平行于入射面偏振光，平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动的振动大于垂直于入射面的振动.理论和实验证明理论和实验证明：反射光的偏振化程度：反射光的偏振化程度与入射角有关与入射角有关.18第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版布儒斯特定律布儒斯特定律（1812年）年）反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光折射光为部分偏振光当当 时，时，玻璃玻璃空气空气19第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物

11、理学物理学第五版第五版(1)反射光和折射光互相垂直反射光和折射光互相垂直.讨论讨论20第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版 (2)根据光的根据光的可逆性可逆性，当入射光以，当入射光以 角角从从 介质入射于界面时，此介质入射于界面时，此 角即为布儒角即为布儒斯特角斯特角.玻玻璃璃玻璃玻璃21第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版注意注意 对于一般的光学玻璃对于一般的光学玻璃,反射光的强反射光的强度约占入射光强度的度约占入射光强度的7.5%,大部

12、分光将透过大部分光将透过玻璃玻璃.利用利用玻璃片堆玻璃片堆产生产生线线偏振光偏振光22第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版讨论讨论讨论光线的反射和折射讨论光线的反射和折射(起偏角起偏角 )23第十一章第十一章 光学光学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版例例 一自然光一自然光自空气射向一自空气射向一块平板玻璃，块平板玻璃，入射角为布儒入射角为布儒斯特角斯特角 ,问问 在界面在界面 2 的反的反射光是什么光射光是什么光？1空气空气玻璃玻璃224第十一章第十一章 光学光

13、学11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振物理学物理学第五版第五版 注意：注意：一次一次起偏垂直入射面起偏垂直入射面的振动仅很小部的振动仅很小部分被反射（约分被反射（约15%）所以）所以反射反射偏振光很弱偏振光很弱.一一般应用般应用玻璃片堆玻璃片堆产生偏振光产生偏振光.1空气空气玻璃玻璃2251/7/2023261/7/202327应用：应用：10 可由反射获得线偏振光可由反射获得线偏振光例如激光器中的布儒斯特窗例如激光器中的布儒斯特窗,20 可测不透明媒质折射率可测不透明媒质折射率 30 若反射光是部分偏振光，若反射光是部分偏振光，利用偏振片可消去大部利用偏振片可消去大部分反射光分反射光（如镜头前加（如镜头前加偏振片、偏光望远镜等）。偏振片、偏光望远镜等）。线偏振光线偏振光最后得到最后得到布儒斯特窗1/7/202328