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1、第十九章 光的偏振 (Polarization of light),偏振现象：若在一个垂直于光传播方向的平面内考察，在各个方向上光振动的强弱可能不同，这称为光的偏振现象。,19-1 自然光和偏振光,一. 线偏振光,线偏振光又称为面偏振光、完全偏振光,线偏振光的表示法：,每一个光波列都是线偏振光,二. 自然光,一束自然光可沿任意给定的方向分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,自然光的表示法：,自然光为非偏振光,三. 部分偏振光,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。,部分偏振光的表示法：,四. 圆偏振光, 椭圆偏振光,19-2 起偏和检偏 偏振
2、片,一. 偏振片的起偏和检偏,起偏的原理：利用某些晶体具有光的各向异性。,偏振片：将具有各向异性的晶体物质制成的涂料涂于透明材料上制成偏振片。,起偏：从自然光获得偏振光,自然光I0,线偏振光 I,偏振化方向,偏振片作为起偏器,光完全通过,光完全不能通过 （消光现象）,若B绕轴旋转， 强弱交替变化,说明了光波是横波。,偏振片作为检偏器,二. 马吕斯定律,I0,I,马吕斯定律（1809）,消光,透射光最强,线偏振光,透射光的振动方向与 检偏器的偏振化方向相同,检偏器,例: 如图所示，在偏振化方向相互垂直的两偏振片之间插入另一个偏振片问新插入的偏振片的偏振化方向与原偏振化方向夹角为多大时，自然光入射
3、时透过的光强最大,解：设入射自然光的光强为I0，当它透过第一个偏振片后光强为一半，设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向夹角为，则由马吕斯定律，透过第二个偏振片后光强为：,透过第三个偏振片后光强为：,所以，当为时透过第三个偏振片后光强为最大,I0,19-3 反射和折射时光的偏振,一. 反射和折射时光的偏振,当i = i0 时，反射光为振动方向垂直于入射面的完全偏振光。,i0 +r0 = 90,i0 称为起偏振角,此时，反射光与折射光垂直。,部分偏振光,由折射定律：,有：,布儒斯特定律 (1812年),i0又称为布儒斯特角,因为对于多数透明介质，折射光的强度要比反射光强很多。,如：自然光由空气
4、射向玻璃时，当以布儒斯特角入射时，折射光与反射光的强度之比为85:15.入射光中平行于入射面的光振动全部被折射，垂直于入射面的光振动也有85%被折射，因此只有15%垂直于入射面的光振动被反射。,为什么当反射光为完全偏振光时，折射光仍然为部分偏振光?,二. 玻璃片堆起偏,玻璃片堆,用玻璃片堆起偏的理由：,一次反射得到的偏振光强度很小，且折射光的偏振化程度也不高.。,当大部分垂直于入射面的光被反射，折射光就会接近于线偏振,应用偏光镜,应用3D电影,3D立体电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。它以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的电影摄影机，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条
5、略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转，同时将画面投放在金属银幕上，形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致；致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。展现出一幅幅连贯的立体画面，使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处，能产生强烈的“身临其境”感。,例题(作业题19.8)：以下五种情况下，以自然光或线偏振光从空气中入射到两种介质的表面上时
6、，问反射光和折射光各属于什么性质的光？图中i0为布儒斯特角， i i0,.,.,.,19-4 光的双折射,一. 双折射现象,1. 双折射,n1,n2,i,(各向异 性媒质),自然光,o光,e光,2.寻常光和非寻常光,寻常光，也称o光 ：遵从折射定律，折射线在入射面内。,非寻常光，也称e光 : 一般不遵从折射定律，e光折射线也不一定在入射面内。,3. 晶体的光轴,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。,例如，方解石晶体(冰洲石),光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。,单轴晶体：只有一个光轴的晶体,双轴晶体：有两个光轴的晶体,4. 主平面,主平面：晶体中光的传播方向 与晶体光轴构成的平面。,二. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体,由于晶体的各向异性，光沿各个方向传播的速度也不同。,实验表明：o光和e光都是线偏振光,o光主折射率:,e光主折射率:,正晶体 : ne no,负晶体 : ne no,(e o),(eo),o光子波,e光子波,沿光轴方向o,e光速率相同,小结,