复旦大学 大学物理 光学5_2015.pdf

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1、光学5光的偏振5.1自然光和偏振光5.2反射和折射时的偏振(2.5)5.3双折射现象5.4波片5.5偏振光的干涉作业：5.1，5.72.10,2.11教学基本要求光的偏振一理解自然光与偏振光的区别.二理解布儒斯特定律和马吕斯定律.*三了解双折射现象.*四了解线偏振光的获得方法和检验方法.光学5.1自然光和偏振光光的波动性光的干涉、衍射.光波是横波光的偏振.机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝光是横波光波列光波列具有偏振特性。4I.偏振光线偏振光光振动(电场分量)只沿某一固定方向的光.符号表示Ev振动面振动面:包含电场

2、矢量和传播方向的面为偏振面.光的偏振部分偏振光：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为部分偏振光.符号表示光的偏振度：ImaxIminPIImaxmin**光的偏振态自然光完全偏振光线(平面)偏振光光偏振光部分偏振光1.自然光：普通光源发光。1每个光波列:横波—偏振P大量的自发辐射光波列2偏振方向不同E1自然光：光矢量对传播方向u均匀对称分布—非偏振光。z自然光：光矢量对传播方向均匀对称分布——非偏振y一束自然光：正交分解xEyuzEx一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动无固定相位差,非相

3、干叠加自然光的表示：..............10注意自然光以两互相垂直的互v为独立的（无确定的相位关系）振幅相等的光振动表示,E并各具有一半的振动能量.二互相垂直方向是任选的.符号表示各光矢量间无固定的相位关系.椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光—电矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内画出一个椭圆圆偏振光—电矢量的端点在垂直于光传播方向的平面内画出一个圆。右旋（right-handed）——迎着光的传播方向，电矢量端点描出的椭圆（圆）沿顺时针方向旋转,叫右旋椭圆（圆）偏振光。左旋（left-handed）——迎着光

4、的传播方向，电矢量端点描出的椭圆（圆）沿逆时针方向旋转。叫左旋椭圆（圆）偏振光。两列频率相同、振动方向互相垂直，且沿同一方向传播的线偏振光叠加可得椭圆偏振光。II.偏振片起偏与检偏二向色性:某些物质能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过,这种性质称二向色性.偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片.偏振化方向：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的偏振化方向.起1II002偏起偏器偏振化方向检偏起偏器检偏器马吕斯定律（1880年）NI0MEIE起偏器0检偏器2NIEEE

5、cosME0IE2000E马吕斯定律强度为I的偏振0光通过检偏振器后,出射光的强度为2IIcos0例1有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为30时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为I1;当它们偏振化方向间的夹角为60时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为I2,且I1I2.求两束单色自然光的强度之比.解设两束单色自然光的强度分别为I10和I20.I10I20经过起偏器后光强分别为和.22经过检偏器后I102I202I1cos30I2cos60222I10co

6、s301I1I22I20cos603讨论在两块正交偏振片p1,p3之间插入另一块偏振片p2，光强为I0的自然光垂直入射于偏振片p1，讨论转动p2透过p3的光强I与转角的关系.p1pI0p1p23p3I0p1I1p2I2p3I312I02IIIIcoscos102122I0p1I1p2I2p3I3I022πpI2cosI3I2cos()1p2222122I3I2sinI0cossinp3212I3I0sin28若在0~2π间变化，I如何变化？3π3ππ3π5π7πI0

7、0,,π,,I30,,,,I32244448马吕斯定律光学5.2反射和折射时的偏振获得线偏振光:偏振片(1)利用光在各向异性介质中的传播双折射（2）利用光在两种介质界面上的反射和折射1.反射和折射起偏入射面入射光线ii和法线所成的平面空气n实验：反射光和折2射光一般为部分偏玻璃振光。介质的折射率为光在真空中的速率与介质中的速率的比值:ncv介质的折射率与光波长有关色散：不同波长的光入射到某介质时，光将由于折射而散开。“色”指波长。白光进过介质会发生色散.从而在介质里看到彩色。2.光反射与折射时的偏振反射

8、光部分偏振光，i垂直于入射面的振动大于平in行于入射面的振动.1空气n折射光部分偏振2光，平行于入射面的振动玻璃大于垂直于入射面的振动.理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关.3、布儒斯特定律iiBBn2空气n1taniBn1n2i(i):布儒斯特角(起偏角）B0玻璃反射光为完全偏振光，且振动方向垂直入射面；折射