第12章光的偏振上课版

1、光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 .光波是光波是横波横波 光的偏振光的偏振 .机械横波与纵波的区别机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝12. 1 光的偏振光的偏振 线偏振光与自然光线偏振光与自然光普通光源的发光机制普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁原子能级及发光跃迁基态基态激发态激发态nE跃迁跃迁自发辐射自发辐射波列波列长L随机性：随机性：每次发光是随机的，所发出各每次发光是随机的，所发出各波列的振动方向和振动初相位波列的振动方向和振动初相位都不相同。都不相同。偏振光偏振光（线偏振光）（线偏振光）符号表示符号表示光振动只沿某一固定方向的光光振动只沿某一固定方向的

2、光 .振动面振动面vE自然光自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光自然光 . 符号表示符号表示vE自然光的分解自然光的分解没有优势方向没有优势方向xy 部分偏振光部分偏振光 ：彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同不同方向上振幅不同的大量光振动的组合.无确定无确定的的相位相位关系关系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 圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光右旋圆右旋圆偏振光偏振光右旋椭圆右旋椭圆偏振光

3、偏振光光矢量的大小保持不变，其端点的轨迹为圆，则为圆偏振光；右旋光：右旋光：迎着光线看去，若光矢量顺时针旋转，则为右旋光左旋光：左旋光： 迎着光线看去，若光矢量逆时针旋转，则为左旋光光矢量的大小不断改变，其端点轨迹为椭圆若为椭圆，则为椭圆偏振光。 y yx z传播方向传播方向 /2x某时刻右旋圆偏振光某时刻右旋圆偏振光E随随z的变化的变化E 0生物分子晶体的旋光性 起起 偏偏12. 2 偏振片偏振片 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某些物质能吸收某一方向的光振动动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质这种性质称

4、二向色性称二向色性 . 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 . 偏振化方向偏振化方向 ： 当自然光照射在偏振片上时，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，这个方向叫此偏振它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片的偏振化方向 .021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器起偏器检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器NM马吕斯定律马吕斯定律（1880 年）年）E0Ecos0EE 2020EEII检偏器检偏器起偏器起偏器0IIE0ENM20cosII 马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 的偏振的偏振光通过检偏振器后光通过检偏振器后, 出

5、射光的强度为出射光的强度为0I自然光自然光 线偏振光通过振动片后1、光强改变、光强改变2、振动方向旋转、振动方向旋转角度角度1 夜行车，车灯前加45度倾斜偏振片灯罩，司机台前玻璃也加45度倾斜偏振片，且偏振化方向都是竖直方向。司机可看到自己车灯发出的光，看不到迎面驶来汽车车灯的光请大家自己作图解释！2 立体电影例：偏光镜头例：偏光镜头 橱窗设计橱窗设计 立体电影立体电影00 /8 _II两个偏振片叠加放在一起，强度为 的自然光垂直入射其上，若通过两个偏振片后的光强为，则此两偏振片的偏振化方向间的夹角（取锐角）是例：，变成偏振光。后，）自然光通过一偏振片解：（2101II 马吕斯定律有再通过另偏

6、振片后，由20012cos4128IIII60)2(329)30(cos)30(cos210220III _若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角（取锐角）相等，则通过三个偏振片后的透射光强度为。空气空气i1n 入射面入射面 入射光线和法入射光线和法线所成的平面线所成的平面 . 反射光反射光 部分部分偏振光偏振光 ，垂直于入射面的振动大于平垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动行于入射面的振动 . 折射光折射光 部分部分偏振光，平行于入射面的振动大偏振光，平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动于垂直于入射面的振动 .理论和实验证明理论和实验证明：反射光的偏振

7、化程度与入射角有关：反射光的偏振化程度与入射角有关 .i光反射与折射时的偏振光反射与折射时的偏振玻璃玻璃2n12. 3 反射和折射时的偏振反射和折射时的偏振 布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律（1812年）年）反射光为完全偏振光，且反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光。光为部分偏振光。120tannni 当当 时，时，1）反射光和折射光互相垂直反射光和折射光互相垂直 .120sinsinnni00120cossintaniinni)2cos(sincos0i20i讨论讨论0i0i1n玻璃玻璃2n空气空气120tannni tan)2ta

8、n(cot0210inni 2）根据光的根据光的可逆性可逆性，当入射光以，当入射光以 角从角从 介介质入射于界面时，此质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角角即为布儒斯特角 .2n1n 2n玻璃玻璃0i0i1n玻璃玻璃2n0i0i0i0iiii讨论讨论讨论下列光线的反射和折射（讨论下列光线的反射和折射（起偏角起偏角 ）.0ii0i0i0i1n1空气空气 例例 一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角为布儒斯特角为布儒斯特角 ，问，问 在界面在界面 2 的反射光是什么光？的反射光是什么光？0i玻璃玻璃2n2 注意：注意：一次一次起偏垂直入射面起偏垂直入射面的振动仅很小部的振动仅很小部分被反射（约分被反射（约15%）所以）所以反射反射偏振光很弱偏振光很弱 。一一般应用般应用玻璃片堆玻璃片堆产生偏振光产生偏振光注意注意 对于一般的光学玻璃对于一般的光学玻璃 , 反射光的强度约占反射光的强度约占入射光强度的入射光强度的7.5% , 大部分光将透过玻璃大部分光将透过玻璃.利用利用玻璃片堆玻璃片堆产生产生线线偏振光偏振光0i驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。照相机安上偏振镜可以产生不同的效果，看出