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1、光光的偏振第1页，此课件共41页哦课堂练习课堂练习:波长波长600nm(1nm=10600nm(1nm=109m)9m)的单色光垂直入射到一光栅上，的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为测得第二级主极大的衍射角为3030，且第三级是缺级，且第三级是缺级(1)(1)光光栅常数栅常数(a a+b b)等于多少？等于多少？(2)(2)透光缝最小宽度透光缝最小宽度a a等于多少？等于多少？(3)(3)在选定了上述在选定了上述(a a+b b)和和a a之后，求在衍射角之后，求在衍射角-能观察到的主极大级次能观察到的主极大级次解：解：(1)(1)由由光栅方程光栅方程 (2)(2)由于第三
2、级缺级由于第三级缺级K K=1=1时最小宽度时最小宽度k=3,6,9,k=3,6,9,.缺级缺级可观察到的级次可观察到的级次:k=-2,-1,0,1,2k=-2,-1,0,1,2共共5 5条明纹条明纹(3)(3)第2页，此课件共41页哦本次课的重点本次课的重点掌握掌握X X射线在晶格上的衍射公式射线在晶格上的衍射公式理解理解自然光、线偏振光等的概念自然光、线偏振光等的概念理解理解偏振光的获得和检验方法偏振光的获得和检验方法掌握掌握马吕斯定律马吕斯定律掌握掌握布儒斯特定律布儒斯特定律了解了解反射和折射光的偏振反射和折射光的偏振 第3页，此课件共41页哦X X射线的射线的衍射衍射 X X射线射线K
3、 A 18951895年年,伦琴伦琴(德德),X),X射线管射线管 约约0.01-10nm0.01-10nm数量级的数量级的电磁波电磁波19121912年年,劳厄劳厄(德德)实验实验.OPPEC劳厄斑晶体晶体X X射线射线晶体结构的周期大小和晶体结构的周期大小和x x射线的波长相当，可作射线的波长相当，可作为三维光栅，使为三维光栅，使x x射线产生衍射。射线产生衍射。第4页，此课件共41页哦 布拉格公式布拉格公式 19131913年年,布拉格布拉格(英英)父子实验父子实验.d COBA晶面间距晶面间距d d，掠射角掠射角，上下相邻原子层反射线的光程差上下相邻原子层反射线的光程差=ACAC+BC
4、BC=2dsin=2dsin 干涉干涉加强：加强：2 2dsindsin=k=k，k=1,2,3,k=1,2,3,.布拉格公式布拉格公式不同取向的原子层组如图不同取向的原子层组如图应用：应用：测波长或测晶体的晶格常数测波长或测晶体的晶格常数第5页，此课件共41页哦 自然光和偏振光自然光和偏振光1.1.线偏振光线偏振光E播播传传方方向向振振动动面面面对光的传播方向看面对光的传播方向看线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解;两个分量两个分量同频同频率且位相差为率且位相差为0 0或或 EEyEx yx 光的横波性光的横波性,光的振动矢量为电矢量光的振动矢量为电矢量第6页
5、，此课件共41页哦线偏振光的表示法：线偏振光的表示法：光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面2.2.自然光自然光没有优势方向没有优势方向自然光的分解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、不相干幅的、不相干的线偏振光。的线偏振光。自然光的表示法：自然光的表示法：第7页，此课件共41页哦3.3.部分偏振光部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光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不不等等幅幅的的、不不相相干干振振动动方方向向相相互垂直的线偏振光。互垂直的线偏振光。部分偏振光的表示法：部
6、分偏振光的表示法：平行板面的光振动较强平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强垂直板面的光振动较强第8页，此课件共41页哦右旋右旋圆圆偏振光偏振光 y yx z传播方向传播方向 /2x左旋左旋圆圆偏振光偏振光E E随随z z的变化的变化E 04.4.圆偏振光圆偏振光 椭圆偏振光椭圆偏振光左旋光和右旋光左旋光和右旋光线偏振光沿两个相互垂直线偏振光沿两个相互垂直的方向分解时两个分量的方向分解时两个分量位位相差为相差为/2 2或或3 3/2/2右旋右旋椭圆椭圆偏振光偏振光左旋左旋椭圆椭圆偏振光偏振光第9页，此课件共41页哦反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 n1n2i ir自然光反射和折射后产
7、生部分偏振光自然光反射和折射后产生部分偏振光n1n2i0i0r0Si i=i i0 0 时，反射光只有时，反射光只有S S分量分量线偏振光线偏振光(光矢量的振动方光矢量的振动方向垂直于入射面向垂直于入射面)i0+r0=90O i 0 布儒斯特角布儒斯特角或或 起偏角起偏角由由有有布儒斯特定律布儒斯特定律 (1812(1812年年)第11页，此课件共41页哦i0+r0=90O n n1 1 =1.00(=1.00(空气空气)n n2 2=1.50(=1.50(玻璃玻璃)例如：例如：互互余余空气空气玻璃玻璃玻璃玻璃空气空气 玻璃片堆玻璃片堆当当i i=i i0 0时时i0(接近线偏振光接近线偏振光
8、)自然光自然光线偏振光线偏振光自然光从空气自然光从空气玻璃玻璃第12页，此课件共41页哦*散射光的偏振散射光的偏振 p pI(I()振荡电偶极子电磁振荡电偶极子电磁辐射强度的角分布辐射强度的角分布z zx x p py y入射自然光入射自然光 B B 散射光散射光(部分偏振光部分偏振光)散射光散射光 (线线偏偏振振光光)散射光散射光 (自自然然光光)第13页，此课件共41页哦偏偏振振化化方方向向自自然然光光振振线线偏偏光光 偏振光的产生和检验偏振光的产生和检验 偏振片偏振片微晶型微晶型非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片分子型分子型x yzz线栅起偏器线栅起偏器 入射入
9、射电磁波电磁波起偏起偏检偏检偏 偏振片作用：偏振片作用：第14页，此课件共41页哦.启启/检偏器检偏器自然光通过旋转的偏振片自然光通过旋转的偏振片自然光自然光第15页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第16页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第17页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第18页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过
10、旋转的检偏器，光强不变第19页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第20页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第21页，此课件共41页哦.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第22页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第23页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振
11、光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第24页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第25页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第26页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第27页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振
12、光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第28页，此课件共41页哦.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第29页，此课件共41页哦检偏器偏检偏器偏振化方向振化方向AA0.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光AIA00II0I=AA022马吕斯定律马吕斯定律=cosA02A022 cosAA0=检偏器前偏振光振动方向与检偏器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偏振化方向之间的夹角 马吕斯定律马吕斯定律第30页，此课件共41页哦非偏振光非偏
13、振光I0线偏振光线偏振光 IP偏振化方向偏振化方向 (透振方向透振方向)I0IPP E0 E=E0cos 消光消光 讨论：讨论：第31页，此课件共41页哦(3)(3)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I?P待检光待检光 I I不变不变？是什么光？是什么光？I I变，有消光变，有消光？是什么光？是什么光？I I变，无消光变，无消光？是什么光？是什么光答：自然光或圆偏光答：自然光或圆偏光答：线偏光答：线偏光答：部分线偏光或椭圆偏光答：部分线偏光或椭圆偏光第32页，此课件共41页哦例例:用两个偏振片平行放置作为起偏器和检偏器用两个偏振片平行放置作为起偏器和检偏器,在它们的偏
14、在它们的偏振化方向成振化方向成3030 角时角时,观测一光源观测一光源;再将夹角改为再将夹角改为6060,换一换一个光源个光源.两次测得光强相等两次测得光强相等.求两光源照起偏器的光强之比求两光源照起偏器的光强之比.解解:设两光源照射起偏器的光强分别为设两光源照射起偏器的光强分别为I I1 1和和I I2 2.检偏器后的光强分别为检偏器后的光强分别为II1 1 和和II2 2.依题意依题意 I1=I2 即即依照依照马吕斯定律马吕斯定律第33页，此课件共41页哦例例：光强的：光强的调制调制。在偏振化方向正交的起偏器。在偏振化方向正交的起偏器M和检器和检器N 之间，插入一片以角速度之间，插入一片以
15、角速度 旋转的理想偏振片旋转的理想偏振片P，入射自，入射自然光强为然光强为I0,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？利用偏振片利用偏振片P的旋转可调制光信号的旋转可调制光信号 第35页，此课件共41页哦 四明四暗四明四暗.t=0,90,180,270 时，输出光强为零时，输出光强为零.t=45 ,135 ,225 ,315 时时,输出光强为输出光强为 .解解:讨讨论论第36页，此课件共41页哦例例:一束平面偏振光与自然光一束平面偏振光与自然光混合混合,当它通过一理想的当它通过一理想的旋转偏振片时旋转偏振片时,发现透射光强度依赖于偏振片的取向可发现透射光强度依赖于偏振片的取向
16、可增加到五倍增加到五倍,求光束中的两种成分的光强各占总强度的求光束中的两种成分的光强各占总强度的百分比百分比.旋转偏振片时出射光的最大值为最小值的五倍旋转偏振片时出射光的最大值为最小值的五倍即即其中其中解上两式解上两式,得得:所以入射光中两种成分的光强分别占总光强的所以入射光中两种成分的光强分别占总光强的 和和 .解解:设设自然光光强为自然光光强为I1,线偏光线偏光光强为光强为I2 第37页，此课件共41页哦例例部部分分偏偏振振光光由由自自然然光光和和线线偏偏振振光光混混合合组组成成，今今通通过过一一偏偏振振片片观观察察，当当偏偏振振片片由由对对应应最最大大亮亮度度位位置置转转过过60时，光束
17、亮度减为一半。时，光束亮度减为一半。求这部分偏振光中求这部分偏振光中自然光与线偏光强度之比自然光与线偏光强度之比。解解:设部分偏振光的光强为设部分偏振光的光强为1，其中线偏光占其中线偏光占x，则自然光为，则自然光为(1-x)对应最大亮度对应最大亮度=0时时=60时，时，由题知由题知 I1/2=I2 即即 解得解得x=0.5 自然光强度：线偏振光强度自然光强度：线偏振光强度=1：1 第38页，此课件共41页哦未加偏振片时未加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗加偏振片时加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗第39页，此课件共41页哦未加偏振片时未加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗加了偏振片后加了偏振片后拍摄的橱窗拍摄的橱窗第40页，此课件共41页哦作业作业:练习册P132:9：练习册P133：14;练习册P135：12,14 第41页，此课件共41页哦