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1、第六节 光的偏振1、引入：n在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可以不同播方向，但不同的横波，振动方向可以不同n例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动振动，也可能沿着任何其他方向振动n当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确定的定的2、
2、实验：n取一根软绳，一端固定在墙取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波就在软绳上形成一列横波. .现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）狭缝挡住而不能向前传播（图乙）n如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，
3、弹簧上的纵波都成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图） 实验总结：实验总结：n对于横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动对于横波，只有狭缝的方向与横波质点的振动方向相同时，横波才能毫无阻碍的通过狭缝。方向相同时，横波才能毫无阻碍的通过狭缝。当狭缝方向和横波质点振动方向垂直时，横波当狭缝方向和横波质点振动方向垂直时，横波就不能通过狭缝，这种现象叫做就不能通过狭缝，这种现象叫做横波的偏振横波的偏振。n偏振是横波的独有现象，故可以利用偏振现象偏振是横波的独有现象，故可以利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。可判断一列波
4、是横波还是纵波。 受上面实验的启发，我们可以受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判断光波是横波利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波还是纵波n偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样械波的作用一样 n现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验来做光学实验n当只有一块偏振
5、片时，透当只有一块偏振片时，透射光暗了些，以光的传播射光暗了些，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变射光的强度不变当两块偏振片的透振方向平当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时但是，比通过一块偏振片时要弱要弱当两块偏振片的透振方向垂当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，直时，透射光的强度最弱，几乎为零几乎为零. .3、产生上述现象的原因1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光方向上
6、沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做波的强度都相同这种光叫做自然光自然光 . .2 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做方向振动这种光叫做偏振光偏振光3 3、通通过过第第一一个个偏偏振振片片的的偏偏振振光光再再通通过过第第二二个个偏偏振振片片（称称
7、为为检检偏偏器器）时时，如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，那那么么，通通过过第第一一个个偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透振方向平行，透射光的强度最大透振方向平行，透射光的强度最大4 4、如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，那那么么，偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，偏偏振振光光不不能能通通过过第第二二个个偏偏振振片片，透透射光的强度为零射光的强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 n下一章我们会知道，光是电磁波下一章我们会知道，光是电磁波, ,电磁波是
8、横波，电磁波电磁波是横波，电磁波中电场强度中电场强度E和磁感应强度和磁感应强度B的振动方向都与电磁波的传的振动方向都与电磁波的传播方向垂直播方向垂直n实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度度E所引起的，因此常将所引起的，因此常将E的振动称为光振动在与光波的振动称为光振动在与光波传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向n光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动沿着光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动沿着特定方向的光就是偏振光特定方向的光就是偏振光 4.偏振现象的
9、应用偏振现象的应用光光的的偏偏振振现现象象并并不不罕罕见见除除了了从从光光源源（如如太太阳阳、电电灯灯等等）直直接接发发出出的的光光以以外外，我我们们通通常常看看到到的的绝绝大大部部分分光光，都都是是偏偏振振光光自自然然光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上，如如果果光光入入射射的的方方向向合合适适，使使反反射射光光与与折折射射光光之之间间的的夹夹角角恰恰好好是是9090，这这时时，反反射射光光和和折折射射光光就就都都是是偏偏振振的的，并并且且偏偏振振方方向向互互相相垂垂直直 光光的的偏偏振振现现象象有有很很多多应应用用如如在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游
10、游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方方向向与与反反射射光光的的偏偏振振方方向向垂垂直直，就可以减弱反射光而使景像清晰就可以减弱反射光而使景像清晰偏振现象的应用：拍摄偏振现象的应用：拍摄n液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料盒，盒内充有液晶，四周用密封材料胶框密胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。封，盒的两个外
11、侧贴有偏光片。 偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示如果有光线进入如果有光线进入,通过第通过第一个偏振片后，将被液晶分一个偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向子逐渐改变偏振方向.由于由于光线沿着分子排列的方向传光线沿着分子排列的方向传播，光线最终将从另一端射播，光线最终将从另一端射出出如果两玻璃板之间加上电如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭方向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板转将不会通过第二个极板n液晶显示器就是利用液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动场控制液晶的转动不不同的电场大小就会形成同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度不同的灰阶亮度偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示小结：n光波是一种横波光波是一种横波.n偏振光会发生偏振现象偏振光会发生偏振现象
