chp11-波動光學(xué)ke-馬文蔚.ppt

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1、第11章 波動光學(xué)基礎(chǔ),哈勃望遠(yuǎn)鏡16年拍攝的 ：,十大奇異罕見的天文奇觀照片： （1）黑極光的秘密，（2）眼中的寬邊帽星系， （3）不在星系里的恒星，（4）乞力馬札羅山上的星光， （5）加拿大育空地區(qū)的極光，（6）新月抱舊月， （7）阿拉斯加上空的彗星與極光，（8）月出西雅圖， （9）流星與極光，（10）日落時(shí)的火箭煙痕。,哈勃望遠(yuǎn)鏡16年拍攝的 ：,（1）黑極光的秘密，（2）眼中的寬邊帽星系， （3）不在星系里的恒星，（4）乞力馬札羅山上的星光， （5）加拿大育空地區(qū)的極光，（6）新月抱舊月， （7）阿拉斯加上空的彗星與極光，（8）月出西雅圖， （9）流星與極光，（10）日落時(shí)的火箭煙痕。

2、,十大奇異罕見的天文奇觀照片：,,11-1 相干光,11-5 邁克耳孫干涉儀,11-4 劈尖 牛頓環(huán),11-3 光程 薄膜干涉,11-2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡,11-6 光的衍射,117 單縫衍射,11-12 雙折射 偏振棱鏡,11-11 反射光和折射光的偏振,11-10 光的偏振性 馬呂斯定律,11- 9 衍射光柵,11- 8 圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),*11-13 液晶顯示,*11-14 幾何光學(xué), 光學(xué)研究的內(nèi)容,1、光的發(fā)射、傳播和吸收的規(guī)律；,、光和物質(zhì)的相互作用，包括吸收、散射、色散、光的機(jī)械作用、光的熱效應(yīng)、光的電效應(yīng)、光的化學(xué)效應(yīng)、光的生理效應(yīng)等；,、光的本質(zhì)的研究。

3、,1,光的干涉,一、 理解相干光的條件及獲得相干光的方法. 二 、掌握光程的概念以及光程差和相位差的 關(guān)系，理解在什么情況下的反射光有相位 躍變. 三、 能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉 條紋的位置. 四、了解邁克耳遜干涉儀的工作原理.,（光的衍射）,,一、了解惠更斯菲涅耳原理及它對光的衍射現(xiàn)象 的定性解釋. 二、了解用波帶法來分析單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射條紋 分布規(guī)律的方法，會分析縫寬及波長對衍射條 紋分布的影響. 三、理解光柵衍射公式 , 會確定光柵衍射譜線的 位置，會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線 分布的影響. 四、了解衍射對光學(xué)儀器分辨率的影響. 五、了解 X 射線的衍

4、射現(xiàn)象和布拉格公式的物理 意義.,,,一. 光源,(1) 熱輻射,(2) 電致發(fā)光,(3) 光致發(fā)光,(4) 化學(xué)發(fā)光,能級躍遷,波列長 L = c,自發(fā)輻射,,,非相干(不同原子發(fā)的光),,,非相干(同一原子先后發(fā)的光),,.,.,(5) 同步輻射光源,(6) 激光光源,,,受激輻射,自發(fā)輻射,,,,,,,,,,最基本發(fā)光單元是分子、原子,每次發(fā)光形成一個(gè)短短的波列, 各原子各次發(fā)光 相互獨(dú)立，各波列互不相干.,11.1 光源 相干光,激光光源：受激輻射。,發(fā)出頻率、相位、 振動方向、 傳播方向相同的光。,光的單色性,單色光：（激光為最好的單色光源.）,復(fù)色光：各種頻率復(fù)合的光（普

5、通光源）,色散現(xiàn)象,把復(fù)色光中各種不同頻率的光分開,形成光譜 稱為光的色散.,普通光源：發(fā)光具有獨(dú)立性、隨機(jī)性、間歇性,光的單色性,產(chǎn)生單色光的方法,(1)利用色散;,(2)利用濾波片;,(3)利用單色光源;,(4)激光,振動方向相互平行 頻率相同 相位差恒定,兩列光波相干條件,,相干光源: 同一原子的同一次發(fā)光,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光的干涉 豐富多彩的干涉現(xiàn)象,水膜在白光下,白光下的肥皂膜,11.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡,蟬翅在陽光下,蜻蜓翅膀在陽光下,白光下的油膜,肥皂泡玩過嗎?,,,等傾條紋,牛頓環(huán)(等厚條紋),測 油 膜 厚 度,平 晶 間 空 氣 隙 干 涉

6、條 紋,托馬斯.楊,楊(T.Young)在1801年 首先發(fā)現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象， 并首次測量了光波的波長。,將科學(xué)和藝術(shù)并列研究、對生活充滿熱望的天才，我們幾乎可以這樣說： 他生命中的每一天都 沒有虛度。,敢于向牛頓挑戰(zhàn)？ 提出并證明了光的波動性,11.2 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡,托馬斯.楊,英國醫(yī)生、物理學(xué)家，光的波動說 的奠基人之一。他不僅在物理學(xué)領(lǐng) 域領(lǐng)袖群英、名享世界，而且涉獵 甚廣，光波學(xué)、聲波學(xué)、流體動力 學(xué)、造船工程、潮汐理論、毛細(xì)作 用、用擺測量引力、虹的理論 力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、語言學(xué)、 動物學(xué)、埃及學(xué)他對藝術(shù)還頗 有興趣，熱愛美術(shù)，幾乎會演奏當(dāng) 時(shí)的所有樂器，并且會制造天文

7、器 材，還研究了保險(xiǎn)經(jīng)濟(jì)問題。而且 托馬斯楊擅長騎馬，并且會耍雜技 走鋼絲。,托馬斯.楊,楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) ---物理學(xué)最美的十大實(shí)驗(yàn)之一,獲得相干光的方法,,,,,,,,,,,實(shí) 驗(yàn) 裝 置,,一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),（分波陣面法）,(1) 相鄰明紋中心或相鄰暗紋中心間距:,(2) 已知 d , D 及x,可測,(3) x 正比 , D ; 反比 d,一定時(shí)，若 變化, 則 將怎樣變化？,演示1,一定時(shí)， ； 。,單色光照射,1、相鄰兩明、暗條紋等間距，各級明、暗條紋等強(qiáng)度,， 一定時(shí)， ； 。,,一定時(shí),條紋間距 與 的關(guān)系如何？,演示2,,點(diǎn)對所有波長的光均為零程差 ，

8、中央亮條紋為白色。,,當(dāng) 較大時(shí)，不同級的彩色亮條紋會重疊。,，一定時(shí)， ，其余亮條紋為彩色； 波長短的紫光靠近 點(diǎn)。,(4) 白光作為光源時(shí)，,,,,在零級白色中央條紋兩邊對稱地排列著紫色---紅色的彩色條紋 。,(1) 明紋間距分別為,(2) 雙縫間距 d 為,雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用鈉光燈作單色光源，其波長為 589.3 nm，屏與雙縫的距離 D=600 mm,解,求 (1) d =1.0 mm 和 d =10 mm，兩種情況相鄰明條紋間距分別 為多大？(2) 若相鄰條紋的最小分辨距離為 0.065 mm，能分清 干涉條紋的雙縫間距 d 最大是多少？,用白光作光源觀察楊氏雙縫干涉。設(shè)縫間距

9、為d ， 縫面與屏距離為 D,解:,最先發(fā)生重疊的是某一級次的紅光和高一級次的紫光,清晰的可見光譜只有一級！,在400 760 nm 范圍內(nèi)，明紋條件為,求 能觀察到的清晰可見光譜的級次,,二、勞埃德鏡,,,,P,,M,, 干涉條紋特點(diǎn),與狹縫光源平行、等間距、明暗相間條紋。,把屏幕 移到和鏡面相接觸的位置 ， 和 到接觸點(diǎn)的路程相等，似乎接觸點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)亮紋。 實(shí)驗(yàn)事實(shí)是：接觸點(diǎn)是暗紋！,,實(shí)驗(yàn)表明:,直接射到屏上的光,鏡面反射到屏上的光,,相位相反, 直接射到屏上的光位相不變, 反射光的位相改變了 半波損失,光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，反射光的相位較之入射光的相位躍變了 。 光從光疏介質(zhì)

10、射向光密介質(zhì)時(shí),反射光產(chǎn)生半波損失。,資工,如圖 離湖面 h = 0.5 m處有一電磁波接收器位于 C ，當(dāng)一射電星從地平面漸漸升起時(shí)， 接收器斷續(xù)地檢測到一系列極大值 . 已知射電星所發(fā)射的電磁波的波長為20.0 cm,求第一次測到極大值時(shí)，射電星的方位與湖面所成角度.,解：波程差,極大時(shí),取,考慮半波損失時(shí)，附加波程差取,均可，符號不同， k 取值不同，對問題實(shí)質(zhì)無影響.,,,**射電望遠(yuǎn)鏡集錦,,一 光程,光在真空中的速度,光在介質(zhì)中的速度,介質(zhì)中的波長,11.3 光程與光程差 薄膜干涉,若時(shí)間 t 內(nèi)光波在介質(zhì)中傳播的路程為 r , 則相應(yīng)在真空中傳播的路程應(yīng)為,,,改變相同相位的條件

11、下,若時(shí)間 t 內(nèi)光波在介質(zhì)中傳播的路程為 r , 則相應(yīng)在真空中傳播的路程應(yīng)為,物理意義： 光在介質(zhì)中通過的幾何路程折算到真空中的路程.,介質(zhì)折射率與光的幾何路程之積 =,(1)光程,多種介質(zhì),,由光程差計(jì)算相位差,(2)光程差 (兩光程之差),,如右圖,平行光束通過透鏡后，會聚于焦平面上成 一亮點(diǎn)，焦點(diǎn) F、副焦點(diǎn)F 都是亮點(diǎn)，說明 各光線在此同相疊加(光程差=0)。,光線經(jīng)過透鏡后并不附加 光程差。, 透鏡不引起附加的光程差,物點(diǎn)到象點(diǎn)（亮點(diǎn)）各光線之間的光程差為零。,,而 A、B、C 或 a、b、c 都在同一相面上。說明,各光線等光程,,（物象之間等光程原理）, 透鏡不引起附加的光程差

12、,用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆蓋在雙縫實(shí)驗(yàn)中的一條縫上，這時(shí)屏上的第七級亮條紋移到原來的零級亮條紋的位置上。如果入射光波長為 550 nm,解:,設(shè)云母片厚度為 d 。無云母片時(shí)，零級亮紋在屏上 P 點(diǎn)， 則到達(dá) P 點(diǎn)的兩束光的光程差為零。加上云母片后， 到達(dá)P點(diǎn)的兩光束的光程差為,當(dāng) P 點(diǎn)為第七級明紋位置時(shí),例,求 此云母片的厚度是多少？,L,,二 薄膜等厚干涉,（分振幅法 ）,？,反射光的光程差,,---加 強(qiáng),---減 弱,,透射光的光程差,注意：透射光和反射光干涉具有互補(bǔ) 性 ，符合能量守恒定律.,凡入射傾角i相同,其光程差相等,形成同一條紋. 這種不同入射角形成的明

13、暗相間的干涉條紋稱 等傾干涉條紋.,,光線垂直入射時(shí),當(dāng) 時(shí),當(dāng) 時(shí),（2束反射光均有半波損失）,此時(shí)膜厚d 相同的干涉條紋 級次相同----等厚干涉。,,例 一油輪漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污.,(1)如果太陽正位于海域上空，一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向正下方觀察，他所正對的油層厚度為460 nm,則他將觀察到油層呈什么顏色？,(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下，并向正上方觀察，又將看到油層呈什么顏色？,解 (1),綠色,反射光：,,(2)透射光的光程差,紅光,紫光,增透膜和增反膜,利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透

14、光率 .,增透膜和高反膜(應(yīng)用),利用反射光干涉減弱(透射光加強(qiáng))使光能大部分 透射的薄膜,稱為增透膜; 反之為高反膜。,,增透膜增反膜的應(yīng)用,寬帶增透膜可以減少二次反射產(chǎn)生眩目的光線和虛像， 從而使光學(xué)表面的成像更清晰。增透膜許多的應(yīng)用比如 攝像機(jī)鏡頭、儀器面板、雙眼望遠(yuǎn)鏡、面板玻璃和望遠(yuǎn)鏡。,,取,（增強(qiáng)）,氟化鎂為增透膜,例 為了增加透射率，求氟化鎂膜的最小厚度已知 空氣n1=1.00，氟化鎂 n2=1.38 ，=550 nm,則,,,,,,,,,,,,,,,,,,S,M,,,,,,,,,,,,,,,,,,明紋,暗紋,,同一厚度 d 對應(yīng)同一級條紋等厚干涉。,,,,,,,,,,劈尖干涉

15、,（明紋）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(2)相鄰明紋（暗紋）對應(yīng)的厚度差,(3)條紋間距,(4 )干涉條紋的移動,,,,(2) 測膜厚,,,,劈尖干涉的應(yīng)用,,,,,(3)檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度,等厚條紋,各條紋對應(yīng)空氣膜厚度相同, 左條紋比右條紋對應(yīng)空氣膜厚度薄, 彎曲部分在左,如正常膜對應(yīng)厚度應(yīng)小, 只有為凹槽才能與右邊平整處有相同空氣膜厚.故不平處為凹槽.,凸起高度（凹槽深度）,,(4)測細(xì)絲的直徑,,由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成,,光程差,, 牛頓環(huán),牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置,,顯微鏡,,,,,,,,,,,,S,L,,,,,,,,,,,,,,,M 半透半反鏡,,,,T,,,明紋,暗

16、紋,光程差,說明:,透射光條紋與反射光條紋互補(bǔ)。,(2)牛頓環(huán)為明暗相間的同心圓環(huán),條紋中央疏邊緣密. 牛頓環(huán)的級次外大,內(nèi)小.,(3)透射情況(n1 n2

17、光的波長大得不多的障礙物時(shí)，光會傳到障礙物的陰影區(qū)并形成明暗變化的光強(qiáng)分布的現(xiàn)象。,,11.6 -11.7 光的衍射,縫大,直線傳播； 縫小,衍射,圓孔、圓盤、細(xì)絲等尺寸大時(shí)為象； 尺寸小時(shí)形成明暗相間條紋.,單縫菲涅耳衍射,二. 光的衍射分類,近 場 衍 射,遠(yuǎn) 場 衍 射,（衍射角 ：向上為正，向下為負(fù)）,,菲涅耳波帶法,三 單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射,半波帶法,(1)原理,光程差為/2時(shí),,單色光入射,,如兩光,兩光相干減弱.,(2)半波帶,對應(yīng)某方向的衍射,光,將透過狹縫光的波陣面分成,若干條帶,,相鄰條帶對應(yīng)點(diǎn),的衍射光到屏上會聚,點(diǎn)的光程差為半個(gè)波長.,或同一條帶邊緣

18、衍射光到屏上會聚點(diǎn)的光程差,為半個(gè)波長.,(3)結(jié)論,相鄰半波帶衍射光屏上相互抵消.,(4)半波帶數(shù)目N,取決于狹縫邊緣A, B 衍射光,到屏上會聚點(diǎn)的光程差A(yù)C .,,,,2個(gè)半波帶時(shí)：,3個(gè)半波帶時(shí)：,,干涉相消(暗紋),干涉加強(qiáng)(“明紋”),（介于明暗之間）,中央明紋中心,二 光強(qiáng)分布,(1) 得到的暗紋和中央明紋位置精確,其它明紋位置 只是近似,(2) 單縫衍射和雙縫干涉條紋比較：,單縫衍射條紋,雙縫干涉條紋,說明,,2. 單縫衍射明紋角寬度和線寬度,中央明紋：角寬度,線寬度,角寬度：,相鄰兩暗紋中心對應(yīng)的衍射角之差,線寬度：,觀察屏上相鄰兩暗紋中心的間距,,,線寬度,第k 級明紋：

19、角寬度,-----波長越長，縫寬越小,條紋寬度越寬。,,一定， 越大， 越大，衍射效應(yīng)越明顯.,增大， 減小,一定,減小， 增大,,衍射最大,觀察屏上不出現(xiàn)暗紋。,單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？,入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化？,越大， 越大，衍射效應(yīng)越明顯.,單縫衍射的動態(tài)變化,單縫上移，零級明紋仍在透鏡光軸上.,單縫上下微小移動，根據(jù)透鏡成像原理衍射圖不變 .,,白光入射：,,中央（零級）明紋：,白光條紋,所有光的零級,衍射角為零,,相干加強(qiáng)。,其它級,彩色條紋,入射光非垂直入射時(shí)光程差的計(jì)算,（中央明紋向下移動）,,,（中央明紋向上移動）,,,,,針孔成像改善視力,11- 8 圓孔

20、衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),,,自然界中的針孔成像：,日蝕時(shí)，這些亮圓就顯得殘缺。,太陽透過樹葉間的孔隙所造成的針孔成像--- 小亮圓就是太陽的像,一、圓孔衍射,：艾里斑直徑,11- 8 圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),經(jīng)圓孔衍射后,一個(gè)點(diǎn)光源對應(yīng)一個(gè)愛里斑,愛里斑的半角寬度為,二 瑞利判據(jù),對于兩個(gè)強(qiáng)度相等的不相干的點(diǎn)光源（物點(diǎn)），一個(gè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的主極大剛好和另一點(diǎn)光源衍射圖樣的第一極小相重合，這時(shí)兩個(gè)點(diǎn)光源（或物點(diǎn)）恰為這一光學(xué)儀器所分辨.,可分辨,剛可分辨,不可分辨,最小分辨角,三 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),,,最小分辨角,,哈 勃 太 空 望 遠(yuǎn) 鏡,1990 年發(fā)射的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的凹面

21、物鏡的直徑為2.4 m，最小分辨角 在大氣層外 615 km 高空繞地運(yùn)行,可觀察130億光年遠(yuǎn)的太空深處，發(fā)現(xiàn)了500 億個(gè)星系 .,,例1 設(shè)人眼在正常照度下的瞳孔直徑約為3 mm，而在可見光中，人眼最敏感的波長為550 nm，問,(1)人眼的最小分辨角有多大？,(2)若物體放在距人眼25 cm（明視距離）處，則兩物點(diǎn)間距為多大時(shí)才能被分辨？,解(1),(2),一. 衍射光柵,1.光柵:,2.光柵常數(shù)d,大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)構(gòu)成的光學(xué)元件,11.9 衍射光柵及光柵光譜,,,,,,,,,,,,只考慮單縫衍射強(qiáng)度分布,只考慮雙縫干涉強(qiáng)度分布,雙縫光柵強(qiáng)度分布,,,,3.光柵衍

22、射的基本特點(diǎn),屏上的強(qiáng)度為單縫衍射和 縫間干涉的共同結(jié)果。,,以二縫光柵為例,,結(jié)論：,二. 多縫干涉,1. 五縫干涉例子,主極大角位置條件,k 稱為主極大級數(shù),,,,,,,,,相鄰兩縫在 P點(diǎn)引起的光振動相位差為,主極大強(qiáng)度,為主極條件下單縫在 P 點(diǎn)引起光振動矢量的振幅,,,,暗紋條件,各縫光振幅矢量:,相鄰矢量相位差:,暗紋條件,(1) 對五縫干涉，相鄰兩主極大間有4個(gè)極小，3個(gè)次極大。,結(jié)論,I/I ,(2)主極大光強(qiáng)是相應(yīng)位置處單縫引起光強(qiáng)的 52 倍。,k,,,,,對N 縫干涉,兩主極大間有N - 1個(gè)極小， N - 2 個(gè)次極大。,衍射屏上總能量,主極大的強(qiáng)度,由能量守恒，主極大

23、的寬度,隨著N 的增大，主極大變得更為尖銳，且主極大間為暗背景,2. N 縫干涉,縫干涉強(qiáng)度分布,縫干涉強(qiáng)度分布,縫干涉強(qiáng)度分布,光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越細(xì).,(a)1條縫,(f)20條縫,(e)6條縫,(c)3條縫,(b)2條縫,(d)5條縫,三. 光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射,1. 單縫衍射和縫間干涉的共同結(jié)果,,縫間干涉主極大就是光柵衍射主極大，其位置滿足,--- 光柵方程,多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)調(diào)制，使得主極大光強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的主極大缺級。,缺級條件,,如,缺級,缺級,3. 缺級條件分析,2. 光柵方程,,,,,4. 暗紋條件,設(shè)光柵總縫數(shù)為 N，各縫在觀察屏上某點(diǎn)

24、 P 引起的光振動矢量為,為相鄰光振動矢量夾角,暗紋條件,光柵衍射中，兩主極大條紋之間分布著一些暗紋，這是縫間干涉相消而成。,當(dāng)這些振動矢量組成的多邊形封閉時(shí)，合矢量為零，對應(yīng)點(diǎn)為暗紋，則,其中,,四. 光柵光譜及分辨本領(lǐng),1. 光柵光譜,,,0級,1級,2級,-2級,-1級,3級,-3級,白光的光柵光譜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2. 光柵的色分辨本領(lǐng),( 將波長相差很小的兩個(gè)波長 和+ 分開的能力 ),光柵的色分辨率,連續(xù)光譜：熾熱物體光譜 線狀光譜：放電管中氣體放電 帶狀光譜：分子光譜,衍射光譜分類,光譜分析,由于不同元素（或

25、化合物）各有自己 特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出 發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物； 還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量.,,*五. 斜入射的光柵方程,主極大條件,k = 0, 1, 2, 3,,缺級條件,最多明條紋數(shù),,,,,,,,,,,,,p,當(dāng) = -90o 時(shí),當(dāng) = 90o 時(shí),一束波長為 480 nm 的單色平行光，照射在每毫米內(nèi)有 600條刻痕的平面透射光柵上。,求,(1) 光線垂直入射時(shí)，最多能看到第幾級光譜？,(2) 光線以 30o入射角入射時(shí)，最多能看到第幾級光譜？,解：,(1),(2),(2) 斜入射時(shí)，可得到更高級次的光譜，提高分辨率。,(1) 斜入射級次分布不對

26、稱,(3) 垂直入射和斜入射相比，完整級次數(shù)不變。,(4) 垂直入射和斜入射相比，缺級級次相同。,,,上題中垂直入射級數(shù),斜入射級數(shù),說明,,機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別,,,,,,,,,,機(jī)械波穿過狹縫,,,11.10 光的偏振性 馬呂斯定律,一. 自然光,面對光的傳播方向觀察:,,,自然光可用兩個(gè)相互獨(dú)立、 沒有固定相位關(guān)系、等振幅 且振動方向相互垂直的線 偏振光表示。,自然光的表示法:,,一般光源發(fā)出的光，包含各個(gè)方向的光矢量 在所有可能的方向上的振幅都相等。,二互相垂直方向是任選的 .,,某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動 占優(yōu)勢的光為部分偏振光 .,二. 部分偏振光,,部分偏振光的分解

27、,,部分偏振光可用兩個(gè)相互 獨(dú)立、沒有固定相位關(guān)系、 不等振幅且振動方向相互 垂直的線偏振光表示。,,面對光的傳播方向觀察:,部分偏振光的表示法,平行板面的光振動較強(qiáng),垂直板面的光振動較強(qiáng),三. 線偏振光 (平面偏振光),（面對光的傳播方向觀察）,線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解:,,,,,,,(光振動平行板面),(光振動垂直板面),表示法:,,光振動只沿某一固定方向的光 .,,,,,四. 起偏和檢偏偏振片,自然光I0,線偏振光I,,偏振化方向,,,,,,,,,,,,,,,線偏振光I,,起偏器,檢偏器,偏振化方向 ： 當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過，這個(gè)方向叫此偏振片的

28、偏振化方向 .,,,,,通光方向,腰橫別扁擔(dān)進(jìn)不了城門,形象說明偏振片的原理,二向色性: 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動 , 而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動通過, 這種性質(zhì)稱二向色性 .,偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片 .,,檢 偏,五. 馬呂斯定律（1808 年）,---(馬呂斯定律),當(dāng),平行放置兩偏振片，使它們的偏振化方向成 60 夾 角。讓自然光垂直入射后,下列兩種情況下：,(1) 無吸收時(shí)，有,兩偏振片對光振動平行于其偏振化方向的光線 均無吸收,例,求,解,(2) 有吸收時(shí)，有,(2) 兩偏振片對光振動平行于其偏振化方向的光線分別吸收了10% 的能量,透射光的光強(qiáng)與入射光的光

29、強(qiáng)之比是多大？,一. 反射和折射產(chǎn)生的偏振,ib 布儒斯特角或起偏角,自然光反射和折射后 產(chǎn)生部分偏振光,線偏振光,ib+=90o 時(shí)，反射光為線偏振光,二. 布儒斯特定律,11.11 反射和折射光的偏振 布儒斯特定律,例如 n1 =1.00(空氣)， n2 =1.50(玻璃)，則,空氣,玻璃,玻璃,空氣,,,一般的光學(xué)玻璃 ,一次起偏垂直入射面的振動僅很小 部分被反射（約占入射光強(qiáng)度的7.5%） ，所以反射偏 振光很弱 .反射光的強(qiáng)度, 大部分光將透過玻璃。,討論光線的反射和折射(起偏角 ),,,,,,,,,,,,,,,一 雙折射的尋常光和非尋常光,,恒量,,,,,,,,玻璃,折 射 定 律, 11-12 雙折射 偏振棱鏡,光通過雙折射晶體,服從折射定律的光線,不服從折射定律的光線,（一般情況，非常光不在入射面內(nèi)）,實(shí)驗(yàn)證明： O 光和 光均為偏振光.,,尋常光線 在晶體中各方向上傳播速度相同.,常量,非常光線 晶體中各方向上傳播速度不同,隨方向改變而改變.,為主折射率,,方解石晶體,光軸 在方解石這類晶體中存在一個(gè)特殊的方向，當(dāng)光線沿這一方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射現(xiàn)象 .,,,主截面 當(dāng)光在一晶體表面入射時(shí)，此表面的法線與光軸所成的平面.,