1、19 光的偏振,19-3 反射和折射起偏 布儒斯特定律,19-4 晶體雙折射 偏振棱鏡,19-5 橢圓和圓偏振光的獲得和檢驗(yàn),19-6 偏振光的干涉,19-2 起偏和檢偏 馬呂斯定律,19-1 自然光和偏振光,19-8 旋光,19-7 光彈效應(yīng)和電光效應(yīng),1,學(xué)習(xí)交流PPT,2.線偏振光,光的振動(dòng)方向在同一平面內(nèi)，只沿某一固定方向振動(dòng)的光。,平面偏振光,完全偏振光,一、自然光 偏振光,1.自然光（非偏振光）,在垂直光傳播方向的平面內(nèi)，光矢量大小在所有可能方向上都相等，各矢量之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系，這種光稱(chēng)為自然光。,19-1 自然光和偏振光,光波是橫波,光的偏振,2,學(xué)習(xí)交流PPT,3.部分偏

2、振光,某一方向的光振動(dòng)比與其垂直方向上的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的光，稱(chēng)為部分偏振光。,4.橢圓偏振光和圓偏振光,頻率相同，振動(dòng)方向互相垂直，且有固定相位差的兩列線偏振光的合振動(dòng)。,滿(mǎn)足橢圓方程，合成橢圓偏振光,合成正橢圓偏振光,合成圓偏振光,合成線偏振光,3,學(xué)習(xí)交流PPT,19-2 起偏和檢偏 馬呂斯定律,起偏器,2.透振方向（偏振化方向）：,檢偏器,當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過(guò)，這個(gè)方向叫此偏振片的透振方向。,1.二向色性和偏振片,二向色性,二向色性：某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動(dòng)，而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過(guò)，這種性質(zhì)稱(chēng)二向色性。,4,學(xué)習(xí)交流PPT,三、馬呂斯定律：,

3、一束光強(qiáng)為 I0 的線偏振光，透過(guò)檢偏器的透射光強(qiáng)為：, 是線偏振光的光振動(dòng)方向與檢偏器透振方向之間夾角。,起偏器,透振方向,檢偏器,5,學(xué)習(xí)交流PPT,19-3 反射和折射起偏 布儒斯特定律,1. 反射和折射起偏,折射光：部分偏振光,i0 為起偏角,布儒斯特定律,滿(mǎn)足上式反射光是垂直于入射面的完全線偏振光，折射光是部分偏振光。,反射光：部分偏振光,垂直于入射面的振動(dòng)大于平行于入射面的振動(dòng)。,平行于入射面的振動(dòng)大于垂直于入射面的振動(dòng)。,反射線與折射線垂直,6,學(xué)習(xí)交流PPT,玻片堆,玻片堆,許多玻璃片疊起來(lái)： 增強(qiáng)反射光的強(qiáng)度， 增強(qiáng)透射光的偏振化程度。 折射光近似完全線偏振光，是平行于入射面

4、振動(dòng)。,7,學(xué)習(xí)交流PPT,下列情況光線的反射和折射,8,學(xué)習(xí)交流PPT,19-4 晶體雙折射 偏振棱鏡,一、雙折射的尋常光和非常光,尋常光（O光）：,滿(mǎn)足折射定律。,非常光（e 光）：,違背折射定律。,實(shí)驗(yàn)證明 O 光和 e 光都是偏振光,晶體光學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)介,1.晶體的光軸,晶體內(nèi)部的一個(gè)特殊方向，稱(chēng)晶體的光軸。光線沿這一方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。,方解石晶體,單軸晶體,雙軸晶體,2.晶體主截面,界面的法線和光軸構(gòu)成的平面,3.晶體主平面,晶體中某光線和光軸構(gòu)成的平面,9,學(xué)習(xí)交流PPT,產(chǎn)生雙折射的原因,尋常光線（O光）,常量,非常光線（e光）,ne 為主折射率,光振動(dòng)方向始終與光軸垂直，

5、在晶體中的傳播速度和折射率恒定，因而遵守折射定律。,光振動(dòng)方向和光軸夾角在晶體中發(fā)生變化，傳播速度和折射率也隨之改變，因而不遵守折射定律。,10,學(xué)習(xí)交流PPT,*二、惠更斯原理對(duì)雙折射現(xiàn)象的解釋,正晶體:,負(fù)晶體:,如石英，碳，冰。,如方解石，紅寶石。,1.正晶體和負(fù)晶體,11,學(xué)習(xí)交流PPT,2）*惠更斯作圖法,A,B,A0,B,Be,O,e,12,學(xué)習(xí)交流PPT,13,學(xué)習(xí)交流PPT,三、尼科爾棱鏡,14,學(xué)習(xí)交流PPT,*四、1/4波片和半波片,半波片,從單晶體切下來(lái)的薄片，其表面與晶體的光軸平行。,1/4波片,波片,15,學(xué)習(xí)交流PPT,19-5 橢圓偏振光和圓偏振光的獲得和檢驗(yàn),利

6、用振動(dòng)方向互相垂直，頻率相同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)能夠合成為橢圓或圓運(yùn)動(dòng)的原理。,1/4波片,正橢圓偏振光,圓偏振光,16,學(xué)習(xí)交流PPT,小結(jié)：偏振光的獲得和檢驗(yàn),1.偏振光的獲得,1）線偏振光：（從自然光獲得線偏振光）,2）橢圓偏振光：,偏振片、玻片堆、晶體（波片）、尼科耳棱鏡等。,自然光通過(guò)起偏器和一個(gè)波片。,2.檢驗(yàn)偏振光,自然光，圓偏振光，線偏振光，部分偏振光，橢圓偏振光。,17,學(xué)習(xí)交流PPT,第一步,第二步,令入射光通過(guò)偏振片A ，改變 A 的透振方向，觀察透射光強(qiáng)變化,觀察現(xiàn)象,觀察現(xiàn)象,結(jié)論,結(jié)論,有消失,線偏振光,有消失,圓偏振光,無(wú)消失,自然光,強(qiáng)度無(wú)變化,自然光或圓偏振光,a.

7、令入射光依次通過(guò)1/4 波片和偏振片B，改變B的透振方向，觀察透光強(qiáng)度變化。,有消失,無(wú)消失,橢圓偏振光,部分偏振光,強(qiáng)度有變化，但無(wú)消光,部分偏振光或橢圓偏振光,b. 1/4波片的光軸方向必須與通過(guò)偏振片A的極大或極小的透振方向重合。,18,學(xué)習(xí)交流PPT,Ee2 和 Eo2兩束光頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定，是相干偏振光。,19-6 偏振光的干涉,1. 偏振光的干涉現(xiàn)象,2. 偏振光的干涉原理,Eo,Ee,P1,E1,P2,Ee2,Eo2,O,光軸,電矢量的分解與合成,e,19,學(xué)習(xí)交流PPT,光屏上的合成振動(dòng)振幅,強(qiáng)度,討論：,1） I2 與 、 有關(guān)。,2） 來(lái)源,a）入射波片前

8、的 1，設(shè) 1=0,b）波片引起的 2,c）坐標(biāo)投影引起的 3（0 或 ）,20,學(xué)習(xí)交流PPT,3）當(dāng),當(dāng),時(shí)，,出現(xiàn)消光現(xiàn)象,時(shí)，,當(dāng),達(dá)到極大。,因此，在兩正交偏振片上，插入晶片厚度 d 或 (n0-ne)不均勻，將在屏上出現(xiàn)類(lèi)似于等厚干涉條紋圖樣。,4）白光照射下干涉圖樣有彩色變化叫色偏振,5）當(dāng),互補(bǔ),21,學(xué)習(xí)交流PPT,19-7 光彈效應(yīng)和電光效應(yīng),1. 光彈效應(yīng),2. 電光效應(yīng),克爾效應(yīng),泡克耳斯效應(yīng),22,學(xué)習(xí)交流PPT,19-18 旋光現(xiàn)象,1. 晶體和溶液的旋光性,旋光現(xiàn)象,1） 晶體:,振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)角度,2）液體:,晶體厚度,晶體的旋光度（率）,溶液濃度,旋光率,23,學(xué)

9、習(xí)交流PPT,2 磁致旋光,樣品長(zhǎng)度,磁場(chǎng),費(fèi)爾德常數(shù),左旋 右旋,24,學(xué)習(xí)交流PPT,偏振總結(jié),1.起偏方法,3.馬呂斯定律,4.布儒斯特定律,2.檢偏方法,吸收起偏，反射，折射，晶體雙折射,25,學(xué)習(xí)交流PPT,例1. 一束自然光從空氣射到平面玻璃上，入射角為 58o ，此時(shí)反射光是線偏振光，求此玻璃的折射率及光線的折射角。,解：由布儒斯特定律,折射角為,26,學(xué)習(xí)交流PPT,例2. 兩個(gè)偏振方向正交放置的偏振片，以光強(qiáng)為I0的自然單色光照射，若在其中插入另一塊偏振片，求： （1）若透過(guò)的光強(qiáng)為I0 /8，插入的偏振片方位角； （2）若透過(guò)的光強(qiáng)為0，插入的偏振片方位角； （3）能否找到合適的方位，使透過(guò)的光強(qiáng)為I0/2； （4）若在其中插入一塊1/4波片，其光軸與第一塊偏振片的偏振方向成30角，出射光的強(qiáng)度為多少？,解: （1）設(shè)插入的偏振片與第一塊偏振片偏振方向的夾角為，則與第二塊的夾角為90-。,自然光透過(guò)第一塊偏振片后的光強(qiáng)為I0/2。,由馬呂斯定律透過(guò)第二，三個(gè)偏振片光強(qiáng)分別為,27,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）若I3=0，得,即插入的偏振片偏振方向應(yīng)與其中的一塊平行。,（3）若I3=I0/2，得,說(shuō)明出射光強(qiáng)不可能為I0/2。,（4）設(shè)通過(guò)第一片偏振片P1的光振幅為A1，則,通過(guò)1/4玻片后，O光和e光有 /2的相位差