大学物理11-10光的偏振性 马吕斯定律

1、11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 11-12 双折射双折射 第十一章第十一章 光学光学 - 光的偏振光的偏振 光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 . 波波 横波横波：振动方向与传播方向相互振动方向与传播方向相互垂直垂直的波的波. 纵波纵波: 振动方向与传播方向相互振动方向与传播方向相互平行平行的波的波. 横波横波与与纵波纵波的区别的区别 -横波具有偏振性横波具有偏振性 横波横波与与纵波纵波的区别的区别 机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝 -横波具有偏振性横波具有偏振性 实验证明：光波具有实验证明：光波具有偏振

2、性偏振性光波是光波是横波横波 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 11-12 双折射双折射 第十一章第十一章 光学光学 - 光的偏振光的偏振 偏振光偏振光 符号表示符号表示 光矢量的振动始终沿一个方向的光光矢量的振动始终沿一个方向的光 . 振动面振动面 v E 一偏振光一偏振光 自然光自然光 部分偏振光部分偏振光 （完全偏振光（完全偏振光线偏振光线偏振光面偏振光）面偏振光） 一般光源发出的光，包含着各个方向一般光源发出的光，包含着各个方向 的光矢量，没有哪一个方向更占优势在所有可的光矢量，没有哪一个方向更占优势在所有可

3、能的方向上的振幅都相等（轴对称）能的方向上的振幅都相等（轴对称）. 自然光自然光 ： 自然光自然光自然光的分解自然光的分解 一束自然光可分解为两束振动方向相互一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直垂直的、的、 等幅的等幅的、不相干不相干的的偏振光偏振光 一束自然光可分解为两束振动方向相互一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直垂直的、的、 等幅的等幅的、不相干不相干的的偏振光偏振光 每束偏振光的每束偏振光的光强光强 Ix=Iy=I0/2 符号表示符号表示 v E 注意注意 二二互相互相垂直方向是任选的垂直方向是任选的 . 各光矢量间无固定的相位关系各光矢量间无固定的相位关系 . 部分偏振光部分偏

4、振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向上：某一方向的光振动比与之垂直方向上 的光振动占优势的光的光振动占优势的光. 符号表示符号表示 部分偏振光可以看成部分偏振光可以看成自然光自然光和和偏振光偏振光的混合的混合 = + = + 二偏振片二偏振片 起偏与检偏起偏与检偏 二向色性二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而而 只让与这个方向垂直的光振动通过，这种性质称二只让与这个方向垂直的光振动通过，这种性质称二 向色性向色性 . 偏振片偏振片 : 涂有二向色性材料的透明薄片涂有二向色性材料的透明薄片. 偏振片（偏振片（Polaroid） 例如，把例如，把硫酸

5、碘奎宁硫酸碘奎宁的针状粉末有序地蒸镀在透明的的针状粉末有序地蒸镀在透明的 基片上基片上 1928年由一位年由一位19岁的美国大学生岁的美国大学生埃德温埃德温兰德兰德发明的发明的 起 起 偏偏 偏振化方向偏振化方向 ： 当自然光照射在偏振片上时，它当自然光照射在偏振片上时，它 只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片 的偏振化方向的偏振化方向 . 0 2 1 I 偏振化方向偏振化方向 0 I 起偏器起偏器 偏振片（偏振片（Polaroid） 以光线为轴转动以光线为轴转动P: : I I 变，无消光变，无消光部分偏振光部分偏振光 I P 待检光待检光

6、 I 变，有消光变，有消光偏振光偏振光 I I 不变不变自然光自然光 起 起 偏偏 偏振化方向偏振化方向 ： 当自然光照射在偏振片上时，它当自然光照射在偏振片上时，它 只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片 的偏振化方向的偏振化方向 . 0 2 1 I 偏振化方向偏振化方向 0 I 起偏器起偏器 偏振片（偏振片（Polaroid） 以光线为轴转动以光线为轴转动P: : I I 变，无消光变，无消光部分偏振光部分偏振光 I P 待检光待检光 I 变，有消光变，有消光偏振光偏振光 I I 不变不变自然光自然光 检偏器检偏器 检 检 偏偏 起偏器起偏

7、器 以光线为轴转动以光线为轴转动P: : I I 变，无消光变，无消光部分偏振光部分偏振光 I P 待检光待检光 I 变，有消光变，有消光偏振光偏振光 I I 不变不变自然光自然光 部分偏振光部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向上：某一方向的光振动比与之垂直方向上 的光振动占优势的光的光振动占优势的光. 符号表示符号表示 部分偏振光可以看成部分偏振光可以看成自然光自然光和和偏振光偏振光的混合的混合 = + = + 以光线为轴转动以光线为轴转动P: : I I 变，无消光变，无消光部分偏振光部分偏振光 I P 待检光待检光 I 变，有消光变，有消光偏振光偏振光 I I 不变不变自然光自然

8、光 N M 三马吕斯定律三马吕斯定律（1880 年）年） E 0 E cos 0 EE 2 0 2 0 E E I I 检偏器检偏器起偏器起偏器 0 I IE 0 E N M 2 0 cosII 马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 的的偏振偏振 光光通过检偏振器后通过检偏振器后, 出射光的强度为出射光的强度为 0 I 例例 有两个偏振片有两个偏振片,一个用作起偏器一个用作起偏器, 一个用作检一个用作检 偏器偏器. 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 , 一束单色一束单色 自然光穿过它们自然光穿过它们, 出射光强为出射光强为 ; 当它们偏振化方向间当它们偏振化方向间 的夹

9、角为的夹角为 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 , 出射光出射光 强为强为 , 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 . 30 60 1 I 2 I 21 II 10 I 20 I解解 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 . 经过起偏器后光强分别为经过起偏器后光强分别为 和和 . 2 20 I 2 10 I 经过检偏器后经过检偏器后 30cos 2 2 10 1 I I 60cos 2 2 20 2 I I 3 1 60cos 30cos 2 2 20 10 21 I I II 1 P 0 I 31 PP 3 P 2 P 你能说明为什么吗你能说明为什么吗？ ？ 例例 2 12 cosII 3 p 1 p 0 I 0 I 1 I 3 p 2 p 1 p 2 I 3 I 2 p 3 p 1 p 01 2 1 II 2 0 cos 2 I ) 2 (cos2 23 II 22 0 sincos 2 1 I2sin 8 1 2 0 I 若若 在在 间变化，间变化， 周期性变化周期性变化.20 3 I 0, 2 3 , , 2 , 0 3 I 8 , 4 7 , 4 5