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1、1 例例: : 若若 n1=1.00(1.00(空气空气) )，n2=1.50(1.50(玻璃玻璃) )。 互余互余 空气空气玻璃玻璃 玻璃玻璃空气空气 = = = = = = 4233 50 . 1 00. 1 1856 00. 1 50. 1 0 0 tani tani 理论实验表明：反射所获得的线偏光仅占入理论实验表明：反射所获得的线偏光仅占入 射自然光总能量的射自然光总能量的7.4%，而约占，而约占85%的垂的垂 直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。 5.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 2 外腔式激光管加装布儒斯特窗减少反射损失外腔式激
2、光管加装布儒斯特窗减少反射损失。 i0 i0i0 激光输出激光输出 布儒斯特窗布儒斯特窗 M1M2 i0 布儒斯特角的存在，布儒斯特角的存在，可以用振荡电偶极子的可以用振荡电偶极子的 电磁辐射强度分布的特点来解释。电磁辐射强度分布的特点来解释。 5.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 应用应用： 测量不透明介质的折射率测量不透明介质的折射率 在拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰在拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰 3 （C） 用偏光镜消除了 反射偏振光,使 玻璃门内的人物 清晰可见 （A）玻璃门表 面的反光很强 （B） 用偏光镜减弱 了反射偏振光 4 二二. 玻片堆起偏和检偏
3、玻片堆起偏和检偏 1. 起偏起偏)(sin 2 1 00 2 ri I I = = 入入 反反 自然光从空气自然光从空气玻璃：玻璃： %7 入入 反反 I I 由光的电磁理论，由光的电磁理论，当当i =i0时：时： （太弱）（太弱） 用玻璃片用玻璃片 堆能增强堆能增强 反射偏振反射偏振 光的强度光的强度 i0 接近线偏振光接近线偏振光 玻璃玻璃 片堆片堆 线偏振光线偏振光 5.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 5 若反射光光强不变若反射光光强不变 入射光是自然光；入射光是自然光； 若反射光光强变且有消光若反射光光强变且有消光 入射光是线偏振光；入射光是线偏振光； 若反射光光强变且无
4、消光若反射光光强变且无消光 入射光是部分偏振光入射光是部分偏振光。 让待检验的光以布儒斯特角让待检验的光以布儒斯特角i0入射到界面上，保入射到界面上，保 持持i = i0不变，以入射线为轴旋转界面：不变，以入射线为轴旋转界面： 2. 检偏检偏 （不包括圆和椭圆偏振光）（不包括圆和椭圆偏振光） 5.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 6 例题：已知某材料在空气中的布儒斯特角例题：已知某材料在空气中的布儒斯特角， 求它的折射率？若将它放在水中（水的折射率求它的折射率？若将它放在水中（水的折射率 为为 1.33），求布儒斯特角？该材料对水的相对），求布儒斯特角？该材料对水的相对 折射率是多
5、少？折射率是多少？ 0 58= p i 解：解： 设该材料的折射率为设该材料的折射率为 n ，空气的折射率为，空气的折射率为1 6 . 1599. 158tan 1 tan 0 = n ip 放在水中，则对应有放在水中，则对应有 2 . 1 33. 1 6 . 1 tan = 水 n n ip 0 3 .50= p i所以： 该材料对水的相对折射率为该材料对水的相对折射率为1.2 5.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 7 1669年巴塞林纳（Bartholinus）发现一个有趣的现象： 在方解石晶体下面的纸上字迹变成双行，这说明折射 光产生了分裂。 5.4 双折射现象双折射现象 云
6、母云母石英石英方解石方解石 在一般物质中，光的折射满足折射 定律，且与光的振动方向无关。这 样的介质称为光学各向同性介质各向同性介质。 有一些物质，折射光与振动方向和 光的传播方向均有关，这类物质称 为光学各向异性介质各向异性介质，如石英、方 解石、云母、糖等晶体。 8 5.4 双折射现象双折射现象 一一. 双折射的概念双折射的概念 1. 双折射：双折射：一束光入射到各一束光入射到各 向异性介质时，折射光分成向异性介质时，折射光分成 两束的现象。两束的现象。 9 i n1 n2 ro re (各向异各向异 性介质性介质) 自然光自然光 o光光 e光光 2.寻常（寻常（o）光和非寻常（）光和非寻
7、常（e）光）光 o光光 ： 遵从折射定律遵从折射定律 o rninsinsin 21 = = e光光 ： 一般不遵从折射定律一般不遵从折射定律 .const sin sin e r i e光折射线也光折射线也不一定不一定在入射面内。在入射面内。 5.4 双折射现象双折射现象 10 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 11 光 光 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面
8、 方解石 晶体 12 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 13 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 14 光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 15 光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面
9、纸面 方解石 晶体 16 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 17 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 18 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 19 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折
10、射 纸面纸面 方解石 晶体 20 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 21 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 22 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 23 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转
11、双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 24 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 25 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 26 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 27 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转
12、光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 28 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 29 光 光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时， o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转 双 折 射 纸面纸面 方解石 晶体 30 3. 晶体的光轴晶体的光轴（optical axis of crystal） 改变入射光的方向，可以找到一个特殊方向，沿该方 向，O光和e光重合，这个方向称为光轴光轴。 光轴光轴 A B 102 78例：例：方解石晶体方解石晶体由平行六面体构成由
13、平行六面体构成 实验发现实验发现AB的的方向方向 即方解石晶体光轴的方向。即方解石晶体光轴的方向。 光轴是一个特殊的光轴是一个特殊的方向方向，凡平凡平 行于此方向的直线均为光轴行于此方向的直线均为光轴。 5.4 双折射现象双折射现象 31 分类： 单轴晶体双轴晶体 uniaxis crystal biaxis crystal 只有一个光轴方向有两个光轴方向 方解石 (冰洲石) calcspar 石英 quartz 冰ice 云母 mica 蓝宝石 sapphire 硫黄brimstone 黄玉topaz 人工拉制单轴晶体 ADP(磷酸二氢氨) 铌酸锂(LiNiO3) 5.4 双折射现象双折射现
14、象 32 o o 光振动垂直光振动垂直其其主平面；主平面； 实验表明：实验表明：o光和光和e光均是偏振光光均是偏振光 e e 光振动在其主平面内。光振动在其主平面内。 o光和光和e光的主平面可能光的主平面可能 重合，也可能不重合。重合，也可能不重合。 e光光 光轴光轴 e光的光的 主平面主平面 o光光 光轴光轴 o光的光的 主平面主平面 4. 主平面主平面（principal plane） 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面叫该束光的晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面叫该束光的 主平面。主平面。 5.4 双折射现象双折射现象 33 一般来说，一般来说，o光主平面和光主平面和 e光主平面并不重合。光主平面并不重合。 光轴方向 . . . . . . . . 光e 光o 光面主平e 面主光平o 注：注：主截面主截面 晶体晶体表面的法线表面的法线与与 晶体光轴构成的平面。晶体光轴构成的平面。 5.4 双折射现象双折射现象