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1、 三 光的偏振 理解自然光与偏振光的区别; 理解布儒斯特定律和马吕斯定律; 了解双折射现象 ; 了解线偏振光的获得方法和检验方法 .教学基本要求教学基本要求1712 光的偏振性 马吕斯定律光的偏振现象： 偏振是横波特有的现象，如机械横波：缝阑转 90 0 后 波不能通过 偏振现象.如光波能发生这种现象，就是横波。实验1：演示观察太阳光， 看到偏 振片透明，将偏振片转过 900后 ，情况不变。 问题： 光波是不是横波？!偏振化 方向实验2：演示偏振片透明偏振片全黑 （消光现象）B绕轴旋转， 强度发生变化说明了光波是横波！问题：如何解释实验 1、2 ？实验1：转过900后 ，偏振片仍然透明 。一
2、自然光 偏振光偏振光线偏振 （完全偏振 ） 部分 偏振 椭圆（圆）偏振 （1）线偏振光： 光波的振动方向只有一个方向（2）部分偏振光： 各个振动方向都有， 但有一个方向占优势。光振动方向与画面平行光振动方向与画面垂直部分偏振光（3）椭圆（圆）偏振光： 一个振动方向，但振动方向随时间变化（变化沿椭圆） （4）自然光：实际的光源是大量原子发出自然光，包含 着无数多个振动方向。自然光实验1：实验 2:偏振片透明偏振片全黑B绕轴旋转,强 度发生变化偏振片透明 绕轴旋转900， 情况不变。现在可以解释实验1、2了利用选择吸收获得线偏振光起偏器检偏器偏振片的起偏 与检偏作用偏振化方向二 偏振片 起偏和检偏
3、三 马吕斯定律研究透射光的强度=2 0cosII注意（1）若自然光在 a 的前方强度是 I0 ，则过 a 后的 强度是( I0 2 )（2）由马吕斯定律知马吕斯定律例1.让入射的平面偏振光依次通过偏振片 P1 和 P2 ， P1 和 P2 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分 别是 和 ,欲使最后透射光振动方向与原入射光 振动方 向垂直,并且透射光有最大光强,问 , 各应满足 什么条件 ? 解：要使透射光与入射光垂直,须P1 、 P2 间夹角设入射光强为I0 ，则透射光强为要使 ， 须1713 反射光和折射光的偏振1. 反射光的偏振： 产生 部分偏振光 或 完全偏振光。部 分 偏 振
4、光完 全 偏 振 光马吕斯发现：自然光反射时，可以当 i = i0 时，反射光为完全偏振光 ，i0 叫“起偏角”。布儒斯特定律起偏角反射光是完全偏 振光时，实验证明 ：布儒斯特定律应用：10 可由反射获得线偏振光例如激光器中的布儒斯特窗,20 可测不透明媒质折射率30 若反射光是部分偏振光，利用偏振片可消去大部 分反射光（如镜头前加 偏振片、偏光望远镜等）。线偏振光最后得到布儒斯特窗2. 折射光的偏振1714 双折射 偏振棱镜一 双折射的寻常光和非常光O 光： 寻常光 线， 遵循折射定律。1. 双折射现象产生的原因 各向同性的介质各方向对光 的折射率n相同，不产生双 折射。对 O 光：一个折射
5、率 对 e 光：无数个折射率但CaCO3等类各向异性晶体e 光： 非常光 线 ，不遵循折射定律。CaCO3方解石 CaCO32. 几个概念 （1）晶体的光轴：是一个特殊的方向，沿着此方向传播 的光不发生双折射。（2）晶体的主截面 （3）光线的主平面 注意 ：重点研究：10 o 光 e 光的主平面不一定相同o 光的振动方向 o 光的主平面e 光的振动方向 / e 光的主平面* 入射光在主截面内 * 主平面、主截面为同一平面 * o 光振动方向 e 光振动方向20 主平面，主截面不一定相同。（4）正晶体 负晶体主要研究负晶体：enn 0evv 0,n0 常数在垂直于光轴 的方向上：(min)(ma
6、x)ee nv(min)en负晶体的主折射率vcn =ne变化负晶体正晶体二 尼科尔棱镜 （用方解石粘结而成，得到 e 光）方解石加拿大树胶551.=neoe最亮最暗尼科耳棱镜的起偏和检偏三 用惠更斯原理解释双折射现象 为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆 235 波晶片 偏振光的干涉 1. 椭圆偏振光与圆偏振光的产生 回顾互相垂直的机械振动的合成为直线为椭圆为正椭圆k为偶数，振动方向不变 。 k为奇数振动方向改变 2 。若相同， 恒定，振动方向互相垂直，且k合振动为 任一椭圆正椭圆圆注意： 10 自然光在双折射晶体中产生的 o 光、e 光迭加，不能产 生椭圆偏振光。20 由同一单色偏振光在双折射
7、晶体中分成的 o 光、 e 光 可 能产生椭圆偏振光。对光振动：* k 时晶片出来的光是椭圆偏振光 * = k 时，(k=1,2) 仍为线偏振光k为偶数，振动方向不变 k为奇数振动方向改变 2 AA0Aea光轴主平面=45 0 时，是圆偏振光2. 波晶片：（1） /2 波片：晶片的厚度 d ，使光程差为 /2 。符合入射光是线偏振光时，从 /2 波片中出来（2） /4 波片：光程差符合入射是线偏振光时，从 /4 波片中出来是注意： /2 波片、 /4 波片是对一定的 而言的。（ 1/2 波片 1/4 波片）仍是线偏振光。椭圆偏振光。3. 偏振光的干涉 研究在同一平面上振动的两偏振光的干涉偏振片
8、B 附加位相差 从 C 出射的 o 光、e 光通过 B 后 才会产生通常意义下的干涉。从 C 出射的 o 光、e 光 能否产生干涉？（1）A、B两偏振片的偏振化方向互相垂直放置：不能！晶面上 O 光、 e 光 的位相相同。从晶体中出来后， O 光、 e 光 位相差为偏振片B附加位相差 。（2）A、B两偏振片的偏振化方向平行放置：只取决于晶体板带来的位相差注意：由于在白光的照射下，对同一晶板，在正交系统中出现的颜色 与平行系统中出现的颜色互补色偏振现象例2. 在两个偏振化方向互为正交的偏振片P1 、P2 之 间 放进厚度为d=1.71310-4 m 晶体片，此晶片的光轴平行于 晶片表面而且与 P
9、1、 P2 的偏振化方向皆成 450 角，以 =589.3nm的自然光垂直入射到P1 上，该晶体对此光的折 射率 n0=1.658 ne=1.486（1）说明1、2、3区域光的偏振态 （2）求 3 区域光强与入射光强 I0 之比 （3）若晶片C 的光轴与晶片表面垂直，再次求 3 区域光强与 入射光强 I0 之比 （4）若 P1 / P2 ，以上情况如何？解（1）：1区域光的偏振态 2区域光的偏振态取决于 =-=100)(2 0ennd符合 =k3区域光的偏振态：=+=101100 符合 =kk为奇数，偏振方向本应改变 2k为偶数，偏振方向不变但因相消干涉：03=I0 03=II（2）：（3）：区域 1 的线偏振光沿光轴透过晶片，无双折射， 偏振方向不变，P2也无附加光程差， 无光透过。0II, 0 033=I （4）：略
