機(jī)械波穿過狹縫光波是橫波

光的偏振.機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別偏振態(tài):

在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)光矢量的各種振動(dòng)狀態(tài)

19光的偏振19.1自然光和偏振光1.自然光自然光的圖示：2.線偏振光在垂直光傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿一個(gè)固定的方向振動(dòng)，這種光叫線偏振光。在垂直光傳播方向的平面內(nèi)，光矢量大小在所有方向上都相等，各光矢量之間沒有固定的位相關(guān)系，----自然光。3.

部分偏振光部分偏振光是介于偏振光和自然光之間的情形，部分偏振光都可看成自然光和線偏振光的混合。部分偏振光圖示：或4.橢圓偏振光和圓偏振光若光矢量大小不斷改變，其端點(diǎn)在垂直傳播方向的平面內(nèi)的投影為橢圓(圓)，這種光叫橢圓(圓)偏振光。橢圓偏振光可以看成兩個(gè)頻率相同,互相垂直,有一定相位差的線偏振光的合成。圓偏振光合成光振動(dòng)矢量末端軌跡是圓。滿足橢圓方程：6.偏振度線偏振光自然光部分偏振光橢圓偏振光

==0yx仍為線偏振光橢圓偏振光右旋左旋5.橢圓偏振光起偏器和檢偏器1.起偏器和檢偏器起偏器：能產(chǎn)生線偏振光的裝置檢偏器：能檢驗(yàn)線偏振光的裝置能產(chǎn)生線偏振光的裝置也常常用來檢驗(yàn)線偏振光，即起偏器同時(shí)也可作為檢偏器檢偏：旋轉(zhuǎn)檢偏器，每轉(zhuǎn)過90o交替出現(xiàn)極大和消光，則入射光為線偏振光。19.2線偏振光的起偏和檢偏馬呂斯定律2、二向色性自然光入射到偏振片，自然光中某一方向光振動(dòng)被吸收，而與此垂直方向的光振動(dòng)則通過，----產(chǎn)生線偏振光?！a(chǎn)生線偏振光方法之一對(duì)互相垂直的兩個(gè)光振動(dòng)有選擇吸收的這種性能，稱為二向色性（1928年，美國大學(xué)生蘭德（E.H.lade），利用硫酸碘奎寧實(shí)現(xiàn)二向色性）透射線偏振光光矢量的振動(dòng)方向?yàn)橥ü夥较?，或透光軸，也叫偏振化方向。二向色性聚乙烯薄膜浸入碘溶液做偏振片3.馬呂斯定律****一束光強(qiáng)為I0的線偏振光，透過檢偏器的透射光強(qiáng)為：是線偏振光的光振動(dòng)方向與檢偏器透振方向之間夾角起偏器和檢偏器通光方向例1有兩個(gè)偏振片,偏振化方向間的夾角為時(shí),自然光入射，出射光強(qiáng)為;當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時(shí)，另一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為，且.求兩束單色自然光的強(qiáng)度之比.解設(shè)兩束單色自然光的強(qiáng)度分別為和.經(jīng)過起偏器后光強(qiáng)分別為和.經(jīng)過檢偏器后在兩塊正交偏振片之間插入另一塊偏振片，光強(qiáng)為的自然光垂直入射于偏振片，討論轉(zhuǎn)動(dòng)透過的光強(qiáng)與轉(zhuǎn)角的關(guān)系.討論若

在間變化，如何變化？19.3反射和折射光的偏振反射光中垂直入射面振動(dòng)占優(yōu)折射光中平行入射面振動(dòng)占優(yōu)布儒斯特定律入射角滿足時(shí)反射光是線偏振光，振動(dòng)垂直入射面布儒斯特角起偏角由折射定律折射光是部分線偏振光。玻片堆許多玻璃片疊起來，折射光近似完全線偏振光，是平行于入射面振動(dòng)。對(duì)于一般的光學(xué)玻璃,反射光的強(qiáng)度約占入射光強(qiáng)度的7.5%,大部分光將透過玻璃.利用玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光討論討論下列光線的反射和折射（起偏角

）.自然光I0+線偏振光I1例：自然光I0與線偏振光I1同時(shí)垂直入射到偏振片P1上，P2繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求出射光強(qiáng)度的變化。解：例：一束光是自然光與線偏振光的混合，當(dāng)它通過一偏振片時(shí)，透射光的強(qiáng)度取決于偏振片的取向，可以變化5倍。求入射光中兩種光的強(qiáng)度各占總?cè)肷涔鈴?qiáng)度的比例。解：線偏振光自然光（C）用偏光鏡消除了反射偏振光使玻璃門內(nèi)的人物清晰可見（A）玻璃門表面的反光很強(qiáng)（B）用偏光鏡減弱了反射偏振光19.4雙折射現(xiàn)象1.雙折射晶體入射光O光e光O光尋常光，e光非常光，二者均為線偏振光方解石晶體（CaCO3）方解石轉(zhuǎn)動(dòng)方解石eO光光固定屏幕二、光軸主平面主截面光軸：當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例如方解石的光軸方向單軸晶體：只有一個(gè)光軸的晶體雙軸晶體：有兩個(gè)光軸的晶體光軸僅代表一個(gè)方向，與AB平行的線都是光軸AB光軸方解石(冰洲石)石英云母藍(lán)寶石主平面：晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面。主截面：晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面。主截面是由許多平行平面構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)表明，o光和e光都是線偏振光，

o光的振動(dòng)垂直o光的主平面

e光的振動(dòng)在e光的主平面內(nèi)當(dāng)入射光的入射面和晶體的主截面重合時(shí)（垂直晶體入射）

o光與e光的主平面相重合，

o光與e光的振動(dòng)方向相互垂直。一般情況o、e光的主平面有一小夾角，仍可認(rèn)為o、e光的振動(dòng)面相互垂直oe2.惠更斯原理對(duì)雙折射的描述O光、e光的波陣面e光：傳播速度與方向有關(guān)O光：各方向的傳播速度相等正晶體光軸負(fù)晶體光軸垂直光軸方向上，e光與O光速度差別最大光的傳播速度取決于光矢量振動(dòng)方向與晶體光軸的夾角正晶體：即的晶體，負(fù)晶體：即的晶體，如石英、碳、冰.如方解石、紅寶石惠更斯作圖法(負(fù)晶體為例)

光軸

界面，自然光正入射光軸自然光O光e光e光的速度等于O光速度光軸

界面，自然光正入射光軸自然光O光e光e光的速度大于O光速度光軸

界面，自然光斜入射光軸O光e光晶體光軸O光e光光軸與界面斜交，自然光正入射波射線

波法線

3.晶體偏振器件（自然光入射）自然光尼克耳棱鏡玻璃n=1.655方解石光軸格蘭—湯姆孫棱鏡e光O光光軸沃拉斯頓棱鏡兩個(gè)由方解石制成的直角棱鏡膠合而成五、晶體波片（線偏振光入射）晶體薄片，光軸平行于薄片表面光軸方向自然光o光e光負(fù)晶體光線正入射兩束光出現(xiàn)固定的相位差—相干光線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光線偏振光光軸光軸光軸線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光線偏振光橢圓偏振光線偏振光橢圓偏振光光軸平行橢圓的長軸或短軸光軸正橢圓偏振光圓偏振光光軸線偏振光的振動(dòng)面轉(zhuǎn)過2角19.5光偏振狀態(tài)的檢驗(yàn)第一步：用偏振片線偏振光，自然光，圓偏振光，部分偏振光，橢圓偏振光偏振片(轉(zhuǎn)動(dòng))線偏振光I變、有消光圓偏振光自然光I不變部分偏振光

I變、無消光橢圓偏振光第二步：再用1/4波片+偏振片四分之一波片偏振片(轉(zhuǎn)動(dòng))自然光圓偏振光自然光I不變線偏振光有消光橢圓偏振光線偏振光*有消光部分偏振光部分偏振光I變無消光第一步第二步令入射光通過偏振片I，改變I的偏振方向，觀察透射光強(qiáng)變化。觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論有消光線偏振光有消光圓偏振光無消光自然光強(qiáng)度無變化自然光或圓偏振光a.令入射光依次通過四分之一波片和偏振片II，改變II的透振方向P2，觀察透光強(qiáng)度變化。有消光無消光橢圓偏振光部分偏振光強(qiáng)度有變化，但無消光部分偏振光或橢圓偏振光b.四分之一波片的光軸方向必須與光強(qiáng)度最大的方向相一致。19.6偏振光的干涉1.典型裝置甲區(qū)：線偏振光，振幅A1，光強(qiáng)乙區(qū)：光軸方向o光e光線偏振光單色自然光I0光軸甲區(qū)丙區(qū)乙區(qū)兩束線偏振光一束橢圓偏振光丙區(qū)：與晶體種類、波長、波片厚度有關(guān)單色自然光I0光軸甲區(qū)丙區(qū)乙區(qū)若P1與P2平行無附加相位差若晶體種類、波長確定—“等厚干涉”2.色偏振若白光入射：有的波長干涉相消，有的波長干涉相長，屏上呈現(xiàn)出一定的色彩，這種現(xiàn)象叫色偏振檢驗(yàn)材料有無雙折射效應(yīng)分析物質(zhì)內(nèi)部的某些結(jié)構(gòu)—偏光顯微術(shù)例：一塊厚0.025mm的方解石晶片，表面與光軸平行并放置在兩個(gè)正交偏振片之間，晶片的光軸與兩偏振片的偏振化方向均成450角。用白光垂直入射到第一塊偏振片上,從第二塊偏振片出射的光線中，缺少了那些波長的光。(假定為常數(shù)）解：光軸相干相消缺少的波長若兩偏振片平行呢？例：單色光源S位于凸透鏡C的焦點(diǎn)上，P為偏振片，L為四分之一波片，其光軸與P的偏振化方向成a角，M為反射鏡。若入射到偏振片的光強(qiáng)為I0,求經(jīng)過各光學(xué)元件后，光返回到透鏡時(shí)的強(qiáng)度I。(不計(jì)吸收、散射等損耗)光軸解：線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光線偏振光光軸半波損失例：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若在縫S1后加一塊玻璃，條紋如何變化？若將玻璃換成偏振片呢？若將P放在S后呢？若在S1和S2后各放一片偏振片呢？自然光19.7光彈效應(yīng)和電光效應(yīng)1.光彈效應(yīng)2.電光效應(yīng)a）克爾(j.Kerr)效應(yīng)：b）泡克耳斯(F.Pockels)效應(yīng)：硝基苯液體磷酸二氫鈣晶體（KDP晶體）偏振光通過某些物質(zhì)后，其振動(dòng)面將以光的傳播方向?yàn)檩S線轉(zhuǎn)過一定的角度.旋光現(xiàn)象旋光物質(zhì)