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1、第21章光的偏振第1页，本讲稿共27页【学习目的】【学习目的】【学习目的】【学习目的】1、理解自然光和偏振光的概念。2、理解马吕斯定律和布儒斯特定律。3、理解偏振光的获取方法和检验方法。4、了解双折射现象。第2页，本讲稿共27页21.1 21.1 自然光和偏振光自然光和偏振光21.2 21.2 由介质吸收引起的光的偏振由介质吸收引起的光的偏振21.3 21.3 由反射引起的光的偏振由反射引起的光的偏振21.4 21.4 由双折射引起的光的偏振由双折射引起的光的偏振21.5 21.5 由散射引起的光的偏振（略）由散射引起的光的偏振（略）第3页，本讲稿共27页21.1 自然光和偏振光一、光波的横波
2、性一、光波的横波性横波横波是质点振动方向与传播方向垂直的机械波。是质点振动方向与传播方向垂直的机械波。纵波纵波是质点的振动方向与传播方向一致的波。是质点的振动方向与传播方向一致的波。横波横波纵波纵波偏振偏振:波的振动方向相对传播方向的不对称性。波的振动方向相对传播方向的不对称性。第4页，本讲稿共27页机械横波机械横波的检验的检验若振动方向平行若振动方向平行AB 通通若把若把AB旋旋900 则则 不通不通只有横波有偏振现象，而纵波无偏振问题只有横波有偏振现象，而纵波无偏振问题第5页，本讲稿共27页如何检验光的横波性？如何检验光的横波性？光矢量对传播方向的偏振性在与物质的作用过程中一定有光矢量对传
3、播方向的偏振性在与物质的作用过程中一定有所反映所反映 用用偏振片偏振片检验检验 偏振片：偏振片：大分子物大分子物质，对振动方向反质，对振动方向反映出吸收系数不同映出吸收系数不同通光方向通光方向通通不通不通第6页，本讲稿共27页腰横别扁担进不了城门形象说明偏振片的原理第7页，本讲稿共27页二、自然光二、自然光 实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光，方向各不实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光，方向各不相同，但概率相等相同，但概率相等是各个振动是各个振动的的无规混杂无规混杂各个方向的光振动全有各个方向的光振动全有各个振动方向的强度相等各个振动方向的强度相等在垂直传播方向的平面内在垂直传播方向的平面
4、内E没有优势方向自然光的分解 一一束束自自然然光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、等等幅的幅的、不相干不相干的线偏振光。的线偏振光。第8页，本讲稿共27页三、偏振光三、偏振光偏振光偏振光线偏振光（面偏振光、完全偏振光）线偏振光（面偏振光、完全偏振光）部分偏振光部分偏振光椭圆（圆）偏振光椭圆（圆）偏振光1 1、线偏振光、线偏振光在纸面内振动垂直纸面的振动光波的振动方向只有一个光波的振动方向只有一个一个原子一次发光一定是偏振光一个原子一次发光一定是偏振光第9页，本讲稿共27页线偏振光的检测检偏器旋转一周，光强两强两弱，能够消光。检偏器旋转一周，光强两强两弱，能够消光。
5、第10页，本讲稿共27页2 2、部分偏振光、部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光 部部分分偏偏振振光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、不不等等幅幅的、不相干的线偏振光。的、不相干的线偏振光。部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：各振动方向都有，有一个方向占优势各振动方向都有，有一个方向占优势平行纸面的振动较强垂直纸面的振动较强第11页，本讲稿共27页部分偏振光的检测检偏器旋转一周，屏上光强两强两弱，没有消光。检偏器旋转一周，屏上光强两强两弱，没有消光。第12页，本讲稿共27页3 3、椭圆（圆）偏振光、椭圆（圆）偏振光 光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘光矢
6、量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆（圆）轨迹出椭圆（圆）轨迹 检偏器旋转一周，光强两强两弱，没有消光。检偏器旋转一周，光强两强两弱，没有消光。第13页，本讲稿共27页光强两强两弱，没有消光（椭圆）光强两强两弱，没有消光（椭圆）光强没有变化（圆）光强没有变化（圆）第14页，本讲稿共27页21.2 由介质的吸收引起的光的偏振一、起偏和检偏一、起偏和检偏 起偏的原理起偏的原理：利用某些材料在光学性利用某些材料在光学性 质上的各向异性。质上的各向异性。起偏：起偏：从自然光获得偏振光。从自然光获得偏振光。起偏器起偏器:起偏的光学器件。起偏的光学器件。第15页，本讲稿共27页1 1、偏振片、偏振片
7、微晶型微晶型分子型分子型x yzz 入射电磁波电气石晶片电气石晶片线栅起偏器线栅起偏器非偏振光线偏振光光轴第16页，本讲稿共27页 偏振片的起偏偏振片的起偏 检偏检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态：用偏振器件分析、检验光的偏振态非偏振光I0线偏振光 IP偏振化方向(透振方向)第17页，本讲稿共27页起偏和检偏第18页，本讲稿共27页二、马吕斯定律第19页，本讲稿共27页PI0IP E0E=E0cos 消光消光马吕斯定律（马吕斯定律（18091809）第20页，本讲稿共27页21.3 由反射引起的光的偏振一、反射光和折射光的偏振一、反射光和折射光的偏振自然光反射和折射后自然光反射和折射后产生部
8、分偏振光产生部分偏振光n1n2i irn1n2i0i0r0线偏振光S自然光以 入射后反射光为完全偏振光 起偏振角起偏振角第21页，本讲稿共27页二、布儒斯特定律实验证明：实验证明：i i=i i0 0 时，反射光只有时，反射光只有S S分量分量i i0 0 布儒斯特角或起偏角布儒斯特角或起偏角并且并且 i i0 0 +r r0 0=90=90O O 由由 有有 布儒斯特定律布儒斯特定律(1812(1812年年)n1n2i0i0r0线偏振光S第22页，本讲稿共27页用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度。用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度。i0(接近线偏振光)玻璃片堆实例：玻璃片堆第23
9、页，本讲稿共27页21.4 由双折射引起的光的偏振双折射现象双折射现象 一束入射光经某些晶体一束入射光经某些晶体折射后可分成两束光线的现折射后可分成两束光线的现象称为象称为双折射双折射。双折射现象第24页，本讲稿共27页一、寻常光和非常光一、寻常光和非常光 实验表明，双折射现象中的实验表明，双折射现象中的两束折射光线都是线偏振光，分两束折射光线都是线偏振光，分别称为别称为寻常光寻常光和和非常光非常光。n1n2irore(各向异性媒质)自然光o 光e 光寻常光（寻常光（o o光）：光）：遵从折射定律遵从折射定律非常光（非常光（e e光）光）:一般不遵从折射定律一般不遵从折射定律注意：注意：e e 光折射线也不一定在入射面内。光折射线也不一定在入射面内。第25页，本讲稿共27页二、光轴和主平面二、光轴和主平面 当当光光在在晶晶体体内内沿沿某某个个特特殊殊方方向向传传播播时时将将不不发发生生双双折折射射，该方向称为该方向称为晶体的光轴晶体的光轴。光光轴轴是是一一特特殊殊的的方方向向,凡凡平平行行于于此此方方向向的直线均为光轴。的直线均为光轴。单轴晶体：单轴晶体：只有一个光轴的晶体只有一个光轴的晶体双轴晶体：双轴晶体：有两个光轴的晶体有两个光轴的晶体AB光轴102方解石晶体 (冰洲石)第26页，本讲稿共27页本章习题本章习题P304 21.1、21.4第27页，本讲稿共27页