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o 光的振动标的目的 ⊥ o 光的主平面 e振动标的目

发布时间:2019-11-17 浏览次数:

  讲授根基要求 三 光的偏振 理解天然光取偏振光的区别 理解天然光取偏振光的区别; 天然光取偏振光的区别 理解布儒斯特定律和马吕斯定律 理解布儒斯特定律和马吕斯定律; 布儒斯特定律和马吕斯定律 领会双折射现象 ; 领会双折射现象 领会线偏振光的获得方式和查验方式 领会线偏振光的获得方式和查验方式 . 17—12 光的偏振性 马吕斯定律 光的偏振现象: 光的偏振现象: 偏振是横波特有的现象,如机械横波: 偏振是横波特有的现象,如机械横波: 缝阑转 90 0 后 波不克不及通过— 波不克不及通过 — 偏振现象 偏振现象. 如光波能发生这种现象,就是横波。 如光波能发生这种现象,就是横波。 尝试1: 尝试 :演示 偏振化 标的目的 察看太阳光, 察看太阳光, 看到偏 振片通明, 振片通明,将偏振片转过 900后 ,环境不变。 环境不变。 问题: 光波是不是横波? 问题: 光波是不是横波?! 尝试2: 尝试 :演示 尝试1:转过90 尝试 :转过 0后 , 偏振片仍然通明。 偏振片仍然通明。 A // B 偏振片通明 偏振片全黑 消光现象) (消光现象) 申明了光波是横波! 申明了光波是横波! A B B绕轴扭转, 绕轴扭转, 绕轴扭转 强度发生变化 问题: 问题:若何注释尝试 1、2 ? 、 一 天然光 偏振光 偏振光 (1)线偏振光: )线偏振光: 光波的振动标的目的只要一个标的目的 完全偏振) 线偏振 (完全偏振) 部门偏振 椭圆( 椭圆(圆)偏振 光振动标的目的取画面平行 (2)部门偏振光: )部门偏振光: 各个振动标的目的都有, 各个振动标的目的都有, 但有一个标的目的占劣势。 但有一个标的目的占劣势。 光振动标的目的取画面垂曲 ? 部门偏振光 偏振光: (3)椭圆(圆)偏振光: )椭圆( 一个振动标的目的,但振动标的目的随时间变化(变化沿椭圆) 一个振动标的目的,但振动标的目的随时间变化(变化沿椭圆) ? (4)天然光:现实的光源是大量原子发出天然光,包含 )天然光:现实的光源是大量原子发出天然光, 着无数多个振动标的目的。 着无数多个振动标的目的。 天然光 尝试1: 尝试 : 现正在能够注释尝试1、 了 现正在能够注释尝试 、2了 偏振片通明 绕轴扭转90 绕轴扭转 0, 环境不变。 环境不变。 A // B 尝试 2: 偏振片通明 偏振片全黑 A B B绕轴扭转 强 绕轴扭转,强 绕轴扭转 度发生变化 二 偏振片 起偏和检偏 操纵选择接收 选择接收获得线偏振光 操纵选择接收获得线偏振光 偏振化标的目的 M α 偏振片的起偏 偏振片的起偏 取检偏感化 M N 起偏器 N 检偏器 三 马吕斯定律 研究透射光的强度 α 2 I 0 ∝ A0 I ∝ A2 A cos α I A ? = 2= 2 I 0 A0 A0 2 2 0 2 = I 0 cos 2 α I —马吕斯定律 马吕斯定律 留意( ) 留意(1)若天然光正在 a 的前方强度是 I0 ,则过 a 后的 强度是( 强度是 I0 / 2 ) 0 α = 0, α = 180 ? I max = I 0 (2)由马吕斯定律知 ) α = 900 , α = 2700 ? Imin = 0 A 例1.让入射的平面偏振光顺次通过偏振片 P1 和 P2 , P1 让入射的平面偏振光顺次通过偏振片 和 P2 的偏振化标的目的取原入射光光矢量振动标的目的的夹角分 别是 α 和 β ,欲使最初透射光振动标的目的取原入射光 振动 欲使最初透射光振动标的目的取原入射光 标的目的垂曲,而且透射光有最大光强 而且透射光有最大光强,问 标的目的垂曲 而且透射光有最大光强 问 α , β 各应满脚 什么 前提? 前提 要使透射光取入射光垂曲,须 解:要使透射光取入射光垂曲 须 β = π2 P1 β α ? P2 ?= β?α = π?α P1 、 P2 间夹角 2 设入射光强为I 设入射光强为 0 ,则透射光强为 I = (I 0 cos 2 α ) cos 2 ? 2 2 π = I 0 cos α ? cos ( ? α ) 2 = I 0 cos 2 α ? sin 2 α I0 = sin 2 2α 4 要使 I → max , 须 sin 2α = 1 2α = π 2 α= π 4 17—13 反射光和折射光的偏振 1. 反射光的偏振: 马吕斯发觉:天然光反射时,能够 反射光的偏振: 马吕斯发觉:天然光反射时, 完全偏振光。 发生 部门偏振光 或 完全偏振光。 起偏角” 当 i = i0 时,反射光为完全偏振光 ,i0 叫“起偏角”。 部 分 偏 振 光 完 全 偏 振 光 i i γ i0 i0 γ 布儒斯特定律 反射光是完全偏 振光时,尝试证明: 振光时,尝试证明: i0 i0 π i0 + γ = 2 γ π = n2 sin( ? i0 ) = n2 cos i0 2 1 ? n1 sin i0 = n2 sin γ n2 tgi0 = = n21 n1 起偏角 i0 = tg n 2 n 1 ——布儒斯特定律 布儒斯特定律 使用: 使用:10 可由反射获得线偏振光 例如激光器中的布儒斯特窗, 例如激光器中的布儒斯特窗 最初获得 布儒斯特窗 线 可测欠亨明媒质折射率 tgi B = n 30 若反射光是部门偏振光, 若反射光是部门偏振光, 操纵偏振片可消去大部 分反射光(如镜头前加 分反射光( 偏振片、偏光千里镜等)。 偏振片、偏光千里镜等)。 n1 = 1 iB n2 = n 2. 折射光的偏振 i0 17—14 双折射 偏振棱镜 一 双折射的寻常光和很是光 CaCO3 方解石 CaCO3 o e o e 1. 双折射现象发生的缘由 各向同性的介质各标的目的对光 的折射率n不异 不异, 的折射率 不异,不发生双 折射。 折射。 但CaCO3等类各向同性晶体 对 O 光:一个折射率 对 e 光:无数个折射率 O 光: 寻常光 线, 遵照折射定律。 遵照折射定律。 不遵照折射定律。 不遵照折射定律。 e 光: 很是光 线. 几个概念 光轴: (1)晶体的光轴:是一个特殊的标的目的,沿着此标的目的 )晶体的光轴 是一个特殊的标的目的, 的光不发生双折射。 的光不发生双折射。 (2)晶体的从截面 )晶体的从截面 (3)光线的从平面 )光线的从平面 留意: 留意: 10 o 光 e 光的从平面不必然不异 20 从平面,从截面不必然不异。 从平面,从截面不必然不异。 o 光的振动标的目的 ⊥ o 光的从平面 e 光的振动标的目的 // e 光的从平面 沉点研究: 沉点研究: * 入射光正在从截面内 * 从平面、从截面为统一平面 从平面、 * o 光振动标的目的 ⊥ e 光振动标的目的 (4)正晶体 ) 负晶体 n = 次要研究负晶体: 次要研究负晶体: c v v0 ≤ ve , n0 ≥ ne n0 ne变化 正在垂曲于光轴 的标的目的上: 的标的目的上: v0 ve v0 负晶体 ve ve (max) ne (min) 正晶体 ne (min) ? 负晶体的从折射率 二 尼科尔棱镜 用方解石粘结而成, (用方解石粘结而成,获得 e 光) e 68 0 e o ne = 1.486 ) 树胶 最亮 最暗 方解石 ( n0 = 1.658 n=1. 55 尼科耳棱镜的起偏和检偏 三 用惠更斯道理注释双折射现象 e o 0 e o e o e § 23—5 波晶片 偏振光的 1. 椭圆偏振光取圆偏振光的发生 x = A 1 cos( ω t + ? 1 ) 回首互相垂曲的机械振动的合成 y = A 2 cos( ω t + ? 2 ) 为肆意值, ?? 为肆意值,合振动的轨迹为一般椭圆 ? ? = kπ 2α 为曲线,L π ? ? ≠ kπ π ?? = ( 2k + 1) 2 为正椭圆 为椭圆 π 5π π 4 3π π 7π π 2 5 2π k为偶数,振动标的目的不变 。 k为奇数振动标的目的改变 2α 。 为偶数, 为偶数 为奇数振动标的目的改变 对光振动: 对光振动: E x = E 1 cos( ω t + ? 1 ) E y = E 2 cos( ω t + ? 2 ) 不异, 恒定,振动标的目的互相垂曲 垂曲, 若ω不异,?? 恒定,振动标的目的互相垂曲,且 ?? ≠ kπ ? 合振动为 任一椭圆 π ?? = (2k + 1) 2 E1 = E 2 正椭圆 圆 留意: 留意: 10 天然光正在双折射晶体中发生的 o 光、e 光迭加,不克不及 光迭加, 发生椭圆偏振光。 发生椭圆偏振光。 20 由统一单色偏振光正在双折射晶体平分成的 o 光、 e 光 统一单色偏振光正在双折射晶体平分成的 可能发生椭圆偏振光 椭圆偏振光。 可能发生椭圆偏振光。 A0 A 从平面 d α Ae 光轴 Ae = A cos α Ao = A sin α a b n0 ne k = 1,2,L k≠0 2π δ d ( n0 ? ne ) ?? = ? 2π = λ λ δ = dn0 ? dne 若 ?? ≠ kπ * ?? ≠kπ 时晶片出来的光是椭圆偏振光 π 时晶片出来的光是椭圆偏振光 α=45 0 时,是圆偏振光 * ?? = kπ 时,(k=1,2…) 仍为线偏振光 仍为线偏振光 π k为偶数,振动标的目的不变 为偶数, 为偶数 k为奇数振动标的目的改变 2α 为奇数振动标的目的改变 2. 波晶片: 波晶片: 波片) ( 1/2 波片 1/4 波片) 波片: (1) λ /2 波片:晶片的厚度 d ,使光程差为 λ/2 。 ) λ d ( n0 ? ne ) = 2 d ( n0 ? ne ) ?? = ? 2π λ λ ? d = 2(n0 ? ne ) =π 合适 ? ? =k π 仍是线偏振光 线偏振光。 入射光是线 波片中出来 仍是线偏振光。 入射光是线偏振光时, λ λ ? d = 波片: (2) λ/4 波片:光程差 d ( n0 ? ne ) = ) 4( n0 ? ne ) 4 d ( n0 ? ne ) π ?? = ? 2π = 合适 ? ≠ k ? π λ 2 椭圆偏振光。 入射是线偏振光时, 入射是线 波片中出来是 椭圆偏振光。 留意: 而言的。 留意: λ/2 波片、 λ/4 波片是对必然的 λ 而言的。 3. 偏振光的 研究正在统一平面上振动的两偏振光的 两偏振片的偏振化标的目的互相垂曲放置: (1)A、B两偏振片的偏振化标的目的互相垂曲放置: ) 、 两偏振片的偏振化标的目的互相垂曲放置 A1 α 0 e 从 C 出射的 o 光、e 光 可否发生? 不克不及! 不克不及! 偏振片B 偏振片 附加位相差 π 从 C 出射的 o 光、e 光通过 B 后 才会发生凡是意义下的 。 才会发生凡是意义下的。 a A 1 α c A 0 A 20 A e Ae 2 b A1 o α e 的位相不异。 晶面上 O 光、 e 光 的位相不异。 从晶体中出来后, 从晶体中出来后, O 光、 e 光 位相差为 偏振片B附加位相差 偏振片 附加位相差 π 。 2π ? d ( n0 ? ne ) λ 2π 2kπ LLmax k = 1,2,LL ??总⊥ = d ( n0 ? ne ) + π = λ ( 2k + 1)π Lmin λ (2k ? 1) Lmax d ( n0 ? ne ) = k = 1,2,LL 2 kλ LLmin 两偏振片的偏振化标的目的平行放置: (2)A、B两偏振片的偏振化标的目的平行放置: ) 、 两偏振片的偏振化标的目的平行放置 a A1 A2 e A0 ??总 // b Ae A20 α C 2π = d ( n0 ? ne ) λ 只取决于晶体板带来的位相差 ??总 // 2π = d ( n0 ? ne ) = λ π 2kπ Lmax ( 2k + 1)π Lmin 留意: 留意:因为 ? ? ⊥ ? ? ? // 正在白光的映照下,对统一晶板, 正在白光的映照下,对统一晶板,正在正交系统中呈现的颜色 取平行系统中呈现的颜色互补——色偏振现象 取平行系统中呈现的颜色互补 色偏振现象 正在两个偏振化标的目的互为正交的偏振片P 例2. 正在两个偏振化标的目的互为正交的偏振片 1 、P2 之 间 放进厚度为d=1.713×10-4 m 晶体片,此晶片的光轴平行于 晶体片, 放进厚度为 × 晶片概况并且取 P1、 P2 的偏振化标的目的皆成 450 角,以 的天然光垂曲入射到P λ=589.3nm的天然光垂曲入射到 1 上,该晶体对此光的折 的天然光垂曲入射到 射率 n0=1.658 ne=1.486 (1)申明 、2、3区域光的偏振态 )申明1、皇马在线开户。 、 区域光的偏振态 (2)求 3 区域光强取入射光强 I0 之比 ) (3)若晶片 的光轴取晶片概况垂曲,再次求 3 区域 )若晶片C 的光轴取晶片概况垂曲, 光强取 入射光强 I0 之比 以上环境若何? (4)若 P1 // P2 ,以上环境若何? ) I0 1 α 2 α = 45 0 3 P1 C P2 I0 1 α 2 3 P1 C α = 45 0 P2 1 ):1区域光的偏振态 解(1): 区域光的偏振态 ): 2π 2区域光的偏振态取决于 ?? = d ( n0 ? ne ) = 100π 区域光的偏振态取决于 λ 2 k为偶数,偏振标的目的不变 合适 ?? =kπ π 为偶数, 3区域光的偏振态: ? ? = 100 π + π = 101 π 区域光的偏振态: 区域光的偏振态 k为奇数,偏振标的目的本应改变 2α 为奇数, α 合适?? π 合适?? =kπ I3 = 0 (2): ): 但因相消: 但因相消: I 3 = 0 I 0 ):区域 的线偏振光沿光轴透过晶片,无双折射, (3):区域 1 的线偏振光沿光轴透过晶片,无双折射, ): 偏振标的目的不变, 也无附加光程差, 偏振标的目的不变,P2也无附加光程差, I = 0 , I 3 = 0 3 I0 无光透过。 无光透过。 ):略 (4):略 ):