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1、第四章 光的偏振第四章 光的偏振 第十九讲4.1 自然光和偏振光4.2 起偏振器与检偏振器 马吕斯定律4.3 反射和折射时的偏振4.4 散射光的偏振4.5 双折射现象4.6 惠更斯作图法4.7 偏振棱镜4.8 波片和补偿器4.9 偏振光的干涉4.10 人为双折射4.11 旋光性第四章 光的偏振问题： 1. 为什么天空呈蔚蓝色？2. 为什么朝霞晚霞呈橙红色？3. 为什么云彩是白色的？4. 为什么异性晶体有双折射现象？5. 怎样检测物体内部是否有残存的内应力？6. 怎样制造高速快门开关？7. 怎样快速测量溶液的浓度？ 第四章 光的偏振1669.(丹)巴塞林纳斯-方解石(CaCO3)-双折射现象18
2、17.(英)托马斯.扬把这两光束(R1，R2)相遇.本认为应有干涉现象. 由此只能认为这两束光的光振动矢量相互垂直，从而说明: 4.1 自然光和偏振光光波动特征之三光的横波认识但实验结果：无干涉现象. 光不是纵波，而是横波。 属同一波列分开后又相遇, 频率相同，相位差恒定.(不满足相干第三条件:振动方向相同)R1 (O光)R2 ( e光 )S方解石第四章 光的偏振光有干涉、衍射、横波性、光速3108m/s电磁波也有干涉、衍射、横波性、波速3108m/s光是 电磁波1.线偏振光横波：光波的电场矢量E和磁场矢量H与波的传播方向垂直偏振: 光振动垂直于传播方向且在一个方向振动占优第四章 光的偏振偏振
3、度定义：P=1线偏振光;P=0自然光;P=01部分偏振光寻找一种物质,仅吸收特定振动方向的光,可实现部分偏振光。3.部分偏振光各波列振动总效果在某方向振动占优波列之间无固定相位关系；2.自然光一个波列属线偏振光,但振动方向随机；波列之间无固定相位关系；各波列无占优的振动方向各方向相同第四章 光的偏振4.椭园偏振光光矢量方向、大小周期性变化迎着传播方向(z轴方向)看矢量端点椭园xy右旋椭园偏振光左旋椭园偏振光右旋椭园偏振光左旋椭园偏振光振动方向相互垂直的两个线偏振光合成可实现椭园偏振光具体分析如下：第四章 光的偏振设两个同频率,振动方向互相垂直,且有固定相位差的线偏振光:Ex=E0xcos(t+
4、x)Ey=E0ycos(t+y)5.园偏振光k=偶:右旋k=奇:左旋1 23 4 56789101112012345678 9101112第四章 光的偏振4.2 起偏振器与检偏振器 马吕斯定律全部通过寻找一种物质,仅吸收特定振动方向的光,可实现偏振光。天然电石气晶体 碘化硫酸奎宁微小有机晶粒沉淀在塑料膜上并拉伸该膜检偏方法: 旋转检偏器, 出射光呈周期性明暗变化, 则为偏振光. 若已知检偏器偏振方向, 还可得被测光的偏振方向.起偏检偏全部不通过第四章 光的偏振部分通过马吕斯定律:偏振化方向证明如下：(证毕)自然光I0线偏振光I偏振化方向线偏振光I起偏器检偏器偏振化方向如果出射光强I=？第四章
5、光的偏振例题.两起偏器如图。若I0为线偏振光,则：I0 从左向右，从起偏器2输出 I1 ；I0 从右向左，从起偏器1输出 I2 。求：I2 /I1 = ?I012偏振化方向解：若I0为自然光，则I2/I1 =1 (自证)第四章 光的偏振例：平行放置两偏振片，使它们的偏振化向成 60 夹角。 让自然光垂直入射后，若两偏振片对光振动平行于其偏振化 方向的光线(1)均无吸收，(2)分别吸收了10% 的能量(1) 无吸收时，有解：(2) 有吸收时，有求透射光的光强与入射光的光强之比是多大？第四章 光的偏振1809.(法)马吕斯：烛光水面反射光-偏振 (入射角i =52.45)1815.布儒斯特定律：当
6、ib+=/2时,反射光是线偏振光,并且垂直於入射面。R由折射定律：称 ib 为布儒斯特角入射面：界面法线与入射光线构成的平面。4.3 反射和折射时的偏振n1n2ibib+=/2T线偏振光部分偏振光例: 空气-玻璃: ib 56 ; 空气-水: ib 53第四章 光的偏振应用：玻璃片堆起偏器:每次反射光能15%, 为加强反射或使透射光完全偏振 玻璃片堆(含空气隙 )玻璃片堆入射自然光线偏振光线偏振光海边逆光摄景物,有海面强反射光,怎么办？第四章 光的偏振 4.4 散射光的偏振光的散射现象太阳光窗户入室室内浮悬尘埃光柱一束光清水杯滴入两滴牛奶光柱小颗粒散射光1871年(英)瑞利散射定律：当小颗粒尺
7、寸小于可见光波长时，I散射光1/4偶极振子的辐射场强E2, 辐射功率E2 41/4热运动各振子发次波属非相干各辐射功率之和I散射光1907年(俄)曼杰利斯塔姆提出：分子热运动密度局部涨落折射率局涨落散射光I1/41910年(德)爱因斯坦提出-分子散射的定量理论巧合人眼散射光第四章 光的偏振解释自然现象:分子热运动密度局部涨落 白天 悬浮尘埃 I散射光1/4蓝紫光散射强蓝天空日落西山太阳光大气层厚短波蓝光散射掉夕阳红日出东方太阳光大气层厚短波蓝光散射掉红日东升地球云众多水滴组成水滴半径大于可见见光I散射光与无关白云研究意义:解释自然现象,了解物质结构等日出日落第四章 光的偏振散射引起的偏振散射光本质：入射光波的电场电偶极子振动变化电磁场电磁波散射光zxy电偶极子P散射最小散射最大zxy散射最大zxyP散射最小线偏振光线偏振光自然光P线偏振光部分偏振光自然光结论：入射光方向线偏振光入射光方向自然光其它方向部分偏振光带电粒子受迫振动第四章 光的偏振第四章 光的偏振第四章 光的偏振第四章 光的偏振第四章 光的偏振参考书：1.赵凯华，钟锡华.光学上册2.毌国光，战元令.光学作业：4.2, 4.4, 4.6
