大学物理-14-9-马吕斯定律培训讲学

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1、第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝一、一、一、一、 自然光和偏振光自然光和偏振光自然光和偏振光自然光和偏振光 光的偏振光的偏振(pin zhn)(pin zhn)性性 电磁波是横波电磁波是横波(hngb)(hngb)1. 1. 1. 1. 机械横波机械横波机械横波机械横波(hngb)(hngb)(hngb)(hngb)与纵波的区别与纵波的区别与纵波的区别与纵波的区别 纵波纵波 振动方振动方向相对传播方向向相对传播方

2、向具有具有对称性对称性； 横波横波 振动方振动方向相对传播方向向相对传播方向不不具有对称性具有对称性. .14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律第一页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝 纵波纵波(zn b) 振动方向相对传振动方向相对传播方向具有对称播方向具有对称性；性； 横波横波 振动方向振动方向相对传播方向不相对传播方向不具有对称性具有对称性.振动振动(zhndng)(zhndng)方

3、向对于传播方向的不对称性称方向对于传播方向的不对称性称为偏振。为偏振。偏振偏振(pin zhn)是横波所特有的性质。是横波所特有的性质。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 . .第二页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学振动方向对于振动方向对于(duy)(duy)传播方向的不对称性称为偏传播方向的不对称性称为偏振。振。偏振是横波偏振是横波(hngb)所特有的性质。所特有的

4、性质。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 . .2. 2. 2. 2. 自然光：自然光：自然光：自然光： 各种振动方向的光出现的机会相等，各种振动方向的光出现的机会相等，沿同一振动方向的原子光波列的强度沿同一振动方向的原子光波列的强度(qingd)(qingd)与振动方向无关，称这种光为自与振动方向无关，称这种光为自然光。然光。 原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可能列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可

5、能不同。不同。第三页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学2. 2. 2. 2. 自然光：自然光：自然光：自然光： 原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度(chngd)(chngd)都可能不同。都可能不同。 自然光可以分解为两束相互自然光可以分解为两束相互(xingh)(xing

6、h)独立的、等振幅的、独立的、等振幅的、振动方向相互振动方向相互(xingh)(xingh)垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。等于自然光光强的一半。 各种振动各种振动(zhndng)(zhndng)方向的光出现方向的光出现的机会相等，沿同一振动的机会相等，沿同一振动(zhndng)(zhndng)方向方向的原子光波列的强度与振动的原子光波列的强度与振动(zhndng)(zhndng)方方向无关，称这种光为自然光。向无关，称这种光为自然光。第四页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守

7、恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学 自然光可以分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方自然光可以分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方向向(fngxing)(fngxing)相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。于自然光光强的一半。 平面平面平面平面(pngmin)(pngmin)(pngmin)(pngmin)偏振光：偏振光：偏振光：偏振光： 如果所有光矢量都在一个平面如果所有光矢量都在一个平面(pngmin)内振动称这种光线为线偏振光内振动称这种光线为线偏振光或

8、平面或平面(pngmin)偏振光。偏振光。平面偏振光的表示法：平面偏振光的表示法：平面偏振光的表示法：平面偏振光的表示法：vv 光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内vv光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直.vv光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交第五页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学 如果所有如果所有(suyu)光矢量都在一个平面

9、光矢量都在一个平面内振动称这种光线为线偏振光或平面偏振光。内振动称这种光线为线偏振光或平面偏振光。平面平面平面平面(pngmin)(pngmin)(pngmin)(pngmin)偏振光的表示法：偏振光的表示法：偏振光的表示法：偏振光的表示法：vv 光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内光矢量在屏平面内vv光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面垂直.vv光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交光矢量与屏平面斜交部分部分部分部分(b fen)(b fen)(b fen)(b fen)偏振光：偏振光：偏振光：偏振光： 如果将自然光中的两个垂直分量

10、中的其中一个分如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量部量部分地削弱，所得的光线称为分地削弱，所得的光线称为部分偏振光部分偏振光。部分偏振光表示法：部分偏振光表示法：部分偏振光表示法：部分偏振光表示法：. . . .第六页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学部分部分部分部分(b fen)(b fen)(b fen)(b fen)偏振光：偏振光：偏振光：偏振光： 如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量如果将自然光中的两个垂直

11、分量中的其中一个分量部分部分(b fen)(b fen)地削弱，所得的光线称为部分地削弱，所得的光线称为部分(b fen)(b fen)偏振偏振光。光。部分部分部分部分(b fen)(b fen)(b fen)(b fen)偏振光表示法：偏振光表示法：偏振光表示法：偏振光表示法：. . . .二、二、二、二、 偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏 马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律1. 1. 起偏与检偏起偏与检偏起偏与检偏起偏与检偏: :起偏起偏检偏检偏从自然光获得偏振光的装置；从自然光获得偏振光的装置；检查某束光是否是偏振光的装置。检查某束光是否是偏振光的装

12、置。从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光检查某束光是否是偏振光；检查某束光是否是偏振光；检偏振器检偏振器起偏振器起偏振器第七页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学二、二、二、二、 偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏偏振片起偏和检偏 马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律(dngl)(dngl)(dngl)(dngl)1. 1. 起偏与检偏起偏与检偏起偏与检偏起偏与检偏: :起偏起偏检偏检偏从自然光获得从自然光获得(h

13、ud)偏振光的装置；偏振光的装置；检查检查(jinch)某束光是否是偏振光的装置。某束光是否是偏振光的装置。从自然光获得偏振光从自然光获得偏振光检查某束光是否是偏振光；检查某束光是否是偏振光；检偏振器检偏振器起偏振器起偏振器2. 2. 偏振片偏振片偏振片偏振片透明玻璃片透明玻璃片涂有金鸡纳霜或碧硒（电涂有金鸡纳霜或碧硒（电气石）等材料的簿膜气石）等材料的簿膜第八页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学透明玻璃片透明玻璃片涂有金鸡纳霜或

14、碧硒（电涂有金鸡纳霜或碧硒（电气石）等材料的簿膜气石）等材料的簿膜 自然光自然光偏振光偏振光偏振化方向偏振化方向2. 2. 偏振片偏振片 有一个特定的方向，只有一个特定的方向，只让平行于该方向的振动让平行于该方向的振动(zhndng)(zhndng)通过。通过。 这一特定这一特定(tdng)(tdng)的方向称为偏的方向称为偏振化方向振化方向. .偏振片特点偏振片特点(tdin)(tdin)：第九页，共20页。偏振片的用途偏振片的用途(yngt)(yngt)a) 作起偏振作起偏振(pin zhn)器器I0I0/2b) 作检偏振作检偏振(pin zhn)器器偏振光偏振光变暗变暗自然光自然光不变暗

15、不变暗I0I0/2I0/2I0自然光自然光I0/2I0/2第十页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器第十一页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学. .自然光自然光三、三、三、三、 马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律马吕斯定律(dngl)(d

16、ngl)(dngl)(dngl)起偏器起偏器检偏器检偏器线偏振光线偏振光AIA00I检偏器偏检偏器偏振化方向振化方向AA0a检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间的夹角。的夹角。a a马吕斯定律马吕斯定律(d(d ngl)ngl) 一束光强为一束光强为 的自然光透过的自然光透过检偏器，透射光强为：检偏器，透射光强为：第十二页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学马吕斯定律马吕斯定律(d

17、(d ngl)ngl) 讨论讨论(toln)(toln)：光强的调制：光强的调制 一束光强为一束光强为 的自然光透的自然光透过检偏器，透射光强为：过检偏器，透射光强为： 在透振方向正交的起偏器在透振方向正交的起偏器M M和检偏器和检偏器 N N 之间，插入之间，插入一片以角速度一片以角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P P，入射自然光强为，入射自然光强为 ，试求由系统出射的光强是多少？，试求由系统出射的光强是多少？第十三页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第

18、第1414章章 波动光学波动光学 讨论讨论(toln)(toln)：光强的调制：光强的调制 在透振方向正交的起偏器在透振方向正交的起偏器M M和检偏器和检偏器 N N 之间，插入之间，插入一片以角速度一片以角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P P，入射自然光强为，入射自然光强为 ，试求由系统出射的光强是多少？，试求由系统出射的光强是多少？ t=00、900、1800、2700时，输出时，输出(shch)光强为零。光强为零。 t=450、1350、2250、3150时，输出光强最大为时，输出光强最大为 。每旋转偏振片每旋转偏振片P 一周一周(y zhu)，输出光强有，输出光强有“四明四零四

19、明四零”。第十四页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学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 和和 . . 解：解： 例例1 1 有两个偏振片有两个偏振片, ,一个一个(y )(y )用作起偏器用作起偏器, , 一个一个(y )(y )用作检偏器用作检偏器. . 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, , 出射光强为出射光强为 ；当它们偏振

20、化方；当它们偏振化方向间的夹角为向间的夹角为 时时, , 另一束单色自然光穿过它们另一束单色自然光穿过它们, , 出射出射光强为光强为 , , 且且 . . 求两束单色自然光的强度之比求两束单色自然光的强度之比. .第十五页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学 例例2. 使自然光通过两个偏振化方向成使自然光通过两个偏振化方向成 600 角的偏振片，透射角的偏振片，透射(tu sh)光强为光强为Ie。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振

21、片，。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片成它的偏振化方向与前两个偏振片成 300 角，试求入射光强和插入角，试求入射光强和插入另一偏振片后的透射另一偏振片后的透射(tu sh)光强各为多少？光强各为多少？第十六页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学解：解： 例例2. 使自然光通过两个偏振化方向成使自然光通过两个偏振化方向成 600 角的偏振片，透射角的偏振片，透射(tu sh)光强为光强为Ie。今在这

22、两个偏振片之间在插入另一偏振片，。今在这两个偏振片之间在插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片成它的偏振化方向与前两个偏振片成 300 角，试求入射光强和插入角，试求入射光强和插入另一偏振片后的透射另一偏振片后的透射(tu sh)光强各为多少？光强各为多少？设入射自然光的强度设入射自然光的强度(qingd)为为I0 第十七页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学 在两块在两块正交正交偏振片偏振片 之间插入另一块偏之间插入另一块偏振片振片 ，光强为，光强为 的自然光的自然光垂直入射垂直入射于偏振片于偏振片 ，讨论转动讨论转动 透过透过 的光强的光强 与转角的关系与转角的关系 .讨论讨论第十九页，共20页。第七章静电场第七章静电场7 1 7 1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律14-9 14-9 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 第第1414章章 波动光学波动光学若若 在在 间变化，间变化， 如何变化如何变化？第二十页，共20页。