大学物理下光的偏振课件
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大学物理光的偏振 PPT
I0 8
sin 2
2
§24-3 反射与折射时光得偏振
实验表明:当自然光在两种各向同性得介质分界面上反 射与折射时,反射光与折射光得偏振态将发生变化:
ii r
i0 i0
n1
r
n2
一般情况下,反射光与折射光都就是部分偏振光。(湖光)
当 i 为特定角 i0 时，反射光为线偏振光，且光矢量垂直 于入射面（折射光仍为部分偏振光），该特定角满足
(A)
玻璃门表面得 反光很强
(B)
用偏光镜减弱 反射偏振光
(C)
用偏光镜消除 反射偏振光,使 玻璃门内得人 物清晰可见
例1:一束自然光从空气射向一块平板玻璃,设入射角等于布儒 斯特角,则在界面2得反射光为( ) B
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量得振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量得振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
自然光I0
线偏振光I=I0/2
线偏振光得获得
自然光I0
线偏振光 I=I0/2
自然光通过偏振片可以获得线偏振光。
线偏振光 I’< I
偏振片用于获得线偏振光时称为起偏器。
线偏振光得检验
转动用于检验得偏振片观察透射光。当其偏振化方向与 入射得线偏振光振动方向垂直时,透射光强为零,即出现消光现 象。如果有消光,则表明入射光为线偏振光;否则,不就是线偏 振光。
所有光矢量得强度在任意两个垂直得方向
上得分量之与相等。即,自然光可用两个垂直
得振幅相等 (Ix 系)来表示。
Iy
1 2
I自然光 )
得光振动(无相位关
普通光源发出得光都就是非偏振光。
光矢量投影
各原子发出得波列就是随机得(振动方向、初相、频率), 由于我们得观察时间一般比原子每次得发光时间(10-8)长得 多。因此在观测时间内,实际接收到得就是大量得波列,各方 向都有,呈轴对称性。
大学物理下-光的偏振134页PPT
1 )
sin2 ( 2
1 )
(1) 合运动一般是在 2A1 ( x向 )、2A2 ( y向 )范围内 的一个椭圆；
(2) 椭圆的性质 (方位、长短轴、左右旋 ) 在 A1 、A2
确定之后, 主要决定于 = 2- 1 。
2
补充材料(波动部分)：
φ不同，质点的运动轨迹不同。 质点运动轨迹随φ的变化情况如下图：
右旋椭圆偏振光
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
6
y
传播方向 y
E
x
0
x
z
/2
某时刻左旋圆偏振光E 随z 的变化
综上所述，振幅成正比、相位差恒定的两相互垂直 的线偏振光合成后仍然是偏振光。
Ex , Ey 两线偏振光
椭圆偏振光 圆偏振光 线偏振光
是由 决定的
7
二、自然光（natural light or unpolarized light)
1
当 P 01
0
完全偏振光 部分偏振光
自然光
9
14. 2 起偏和检偏(Polarized and Analyzed)
一、偏振片的起偏和检偏
偏振片是一种使自然光变为线偏振光的偏光元件
把偏振片允许通过的光矢量方向称透光方向或偏振化方向 用来从自然光获得线偏振光的器件称为起偏器(Polarizer)； 用来检验入射光是否为线偏振光的器件称为检偏器(Analyzer)。
x=A1cos( t+ 1) y=A2cos( t+ 2)
=0
= /4
.P· Q
= /2
= 3/4
=
= 5/4 = 3/2 = 7/4
光的偏振ppt课件
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
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
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •
光的偏振解析PPT课件
纸面
双 折 射
光 光
第33页/共48页
方解石 晶体
o光的像
33
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第34页/共48页
方解石 晶体
34
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第35页/共48页
方解石 晶体
35
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第36页/共48页
方解石 晶体
36
继续旋转方解石晶体：
用偏光镜减弱 了反射偏振光
用偏光镜几乎消 除了反射偏振光 使玻璃门内的人 物清晰可见
22
自然光
24.3 反射和折射时光的偏 振反射光 —垂直振动能量大于平行振动能量
折射光 —平行振动能量大于垂直振动能量
S
R
理论和实践都证明：
n1
i
M
n2
o
反射光和折射光的偏振化 N 程度与入射角i有关。
当入射角等于某一特定
晶 第42页/共但48页速度上是分开的，
体
e oe o
这仍是双折射。
42
2、光轴平行晶体表面，且垂直入射面
自然光斜入射
sin i sin ro
c vo
no
sin i sin re
c ve
ne
····i ···· cΔt
vvoeΔΔtt ro
re
o
·· e
• 光轴
··晶体
o
e
第43页/共48页
在这种特殊的情况下，对e 光也可以用折射定律。
成分所占的比例。
解：设该光束中线偏振光的强度为I01，自然光的强度
大学物理第6章-光的偏振-PPT精选文档36页
n1
反射光中: 垂直振动 多于平行振动。
n2
i r
折射光中: 平行振动多于垂直振动。
(10)
2.布儒斯特定律(Brewster’s law) 当入射角i = i0 时
使之满足:
tan
i0
n2 n1
i0
n1
1)反射光为线偏振光, 只有垂直振动;
n2
r0
i0为起偏角(布儒斯特角)
2)折射光为部分偏振光,
(14)
主截面: 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面
o光的 主截面
···e主·光截的面
光轴 o光 光轴
主截面
入射面 e光
e光 o光
光轴在入 射面内
实验表明: 1)o光和e光都是线偏振光, 但光矢量的振动 方向不同, o光的振动方向垂直于自己的主截面, 而e光 的振动平行于自己的主截面。
2)当光轴在入射面内时, o光与e光的主截面相重合, o光与e光的振动方向相互垂直。 在一般情况下, o光与e光的振动方向并不完全垂直。
5.光在单轴晶体中的传播方向
以方解石为例, 用作图法(惠更斯原理)确定o光和e 光在晶体内的传播方向 1)光轴平行晶体表面, 且在入射面内,自然光入射
cΔt
光轴
光轴
voΔt
veΔt
o oo e ee
o
o
ee
由 光 ,得 程 :c Δ tn 相 o vo Δ t 等 n ocvo
思考: (1)线偏光通过1/4波片后, 出射光的偏振态和
光强如何? (正椭圆或圆偏光, 光强不变)
(2)自然光通过1/4波片后, 出射光的偏振态和
光强如何? (自然光, 光强不变)
第30讲-光的偏振PPT课件
迎着光线看
光矢量顺时针旋转─右旋光； 光矢量逆时针旋转─左旋光；
右旋圆 偏振光
.
左旋椭圆 偏振光
11
椭圆偏振光和圆偏振光都属于完全偏振光。
.
12
14.2 起偏和检偏
自然光不是偏振的，那么我们如何获得偏振光呢？
这完全类似于曾经遇到过的问题，自然光不是 相干光，如何用人工方法获得相干光？
一、 起偏器
可以看成是自然光和线偏振 光的混合。
如果在垂直于光传播方向的平面内各方向都有 光振动，但是各方向的振幅大小不同，存在一个占 优势的振动方向，我们把这种光称为部分偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
·· ····
平行板面的
垂直板面的
光振动较强
光振动较强
.
9
4.椭圆和圆偏振光
除了以上光的三类基本偏振状态之外，还有一 种完全偏振光叫做椭圆偏振光。
为解决这个问题，阿喇果在1812 年发明了平板堆起偏器。
这种器件在可见光区用玻璃板制
作，在红外区用氯化银板，在紫外区
用石英或者是石英玻璃。用十片左右
的显微镜载玻片，就可以做成一个粗
糙的玻璃片堆。
.
40
• • • • • • i0
• • • •• •• • •
0
i0
•
•
•
• • •• •
n1
n2
•
玻璃片堆 (约15层)
14
2. 二向色性晶体起偏器
二向色性起偏器本身在物理上是各向异性的， 这种各向异性是不对称的根源，使它表现出对一个 电场分量产生强烈的不对称吸收（或选择吸收）， 而对另一个分量却基本透明。这就是广义的二向色 性。
有一些天然材料，由于它们的晶体结构的各向 异性，本身表现出二向色性─沿晶体的不同方向光 学性质不同，并且与波长有关。因而这种晶体看上 去是带色的，垂直于光轴看是绿色的，沿着光轴方 向看差不多是黑色的。（二向色性这个词的来源意 味着两种颜色）
光矢量顺时针旋转─右旋光； 光矢量逆时针旋转─左旋光；
右旋圆 偏振光
.
左旋椭圆 偏振光
11
椭圆偏振光和圆偏振光都属于完全偏振光。
.
12
14.2 起偏和检偏
自然光不是偏振的，那么我们如何获得偏振光呢？
这完全类似于曾经遇到过的问题，自然光不是 相干光，如何用人工方法获得相干光？
一、 起偏器
可以看成是自然光和线偏振 光的混合。
如果在垂直于光传播方向的平面内各方向都有 光振动，但是各方向的振幅大小不同，存在一个占 优势的振动方向，我们把这种光称为部分偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
·· ····
平行板面的
垂直板面的
光振动较强
光振动较强
.
9
4.椭圆和圆偏振光
除了以上光的三类基本偏振状态之外，还有一 种完全偏振光叫做椭圆偏振光。
为解决这个问题，阿喇果在1812 年发明了平板堆起偏器。
这种器件在可见光区用玻璃板制
作，在红外区用氯化银板，在紫外区
用石英或者是石英玻璃。用十片左右
的显微镜载玻片，就可以做成一个粗
糙的玻璃片堆。
.
40
• • • • • • i0
• • • •• •• • •
0
i0
•
•
•
• • •• •
n1
n2
•
玻璃片堆 (约15层)
14
2. 二向色性晶体起偏器
二向色性起偏器本身在物理上是各向异性的， 这种各向异性是不对称的根源，使它表现出对一个 电场分量产生强烈的不对称吸收（或选择吸收）， 而对另一个分量却基本透明。这就是广义的二向色 性。
有一些天然材料，由于它们的晶体结构的各向 异性，本身表现出二向色性─沿晶体的不同方向光 学性质不同，并且与波长有关。因而这种晶体看上 去是带色的，垂直于光轴看是绿色的，沿着光轴方 向看差不多是黑色的。（二向色性这个词的来源意 味着两种颜色）
光的偏振大学物理.ppt
② 在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去
掉反射光的干扰？
20
有反射光干扰的橱窗 在照相机镜头前加偏振 片消除了反射光的干扰21
二. 玻璃片堆起偏和检偏
1. 起偏
由光的电磁理论，当i =i0时：II反入
1 2
sin2
(i0
r0 )
自然光从空气→玻璃： I反 7%（太弱）
用玻璃片······i0
I入
主截面。例如，方解石的
主截面是一平行四边形。
33
二. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体 晶体的各向异性 光矢量 E 平行于光轴时，
z 光轴 介电常数为 z
Ca
CaCO3
C O
光矢量垂直于光轴时，
介电常数为 x , y x= y z,
v 1 1
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同，
入射光是线偏振光； ▲ 若反射光光强变且无消光
入射光是部分偏振光。 23
§5.4 双折射现象
一. 双折射的概念
1. 双折射：一束光入 自然光
射到各向异性介质时，
n1 n2
i
折射光分成两束的现象。
(各向异 性介质)
ro
re o光 e光
2.寻常（o）光和非寻常（e）光
o光 ： 遵从折射定律 n1 sini n2 sinro
• 纵波：振动方向与传播方向一致,不存在偏振问题；
• 横波：
垂直,存在偏振问题。
定义：振动方向对
于传播方向的不对
称性称为偏振性。
说明：只有横波才 具有偏振现象,偏 振现象是横波区别
于纵波的最明显的
特征。
2
2、光的偏振性：
光矢量的振动相对于传播方向的不对称性， 称为光的偏振性。
大学物理下光的偏振PPT课件
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为
大学物理课件15光的偏振
2018-6-6
2
第 15 章 光的偏振 E
2、光的偏振性：
对于平面电磁波，电场强度矢
H
量——光矢量的振动方向与传
播方向垂直。
S EH
光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光 矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性， 这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为 光的偏振性。
I0
p1
p3
p1 p2
p3
I0
p1
I1 p2 I2 p3
I3
I1
1 2
I0
I2
I1 cos2
I0 2
cos 2
2018-6-6
17
I0
p1
第 15 章
I1
光的偏振
•• •
2、偏振片
是一种人工膜片，对不同方向的光振动有选择吸收的性能，
从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片
上时，与此方向垂直的光振动分量完全被吸收，只让平行
于该方向的光振动分量通过，即只允许沿某一特定方向的
光通过的光学器件，叫做偏振片。这个特定的方向叫做偏
振片的偏振化方向，用“ ”表示。
第 15 章 光的偏振
2018-6-6
1
第 15 章 光的偏振 一、光的偏振性
1、横波和纵波的区别——偏振
•纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题； • 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。
定义：振动方向对 于传播方向的不对 称性称为偏振性。
说明：只有横波才 具有偏振现象，偏 振现象是横波区别 于纵波的最明显的 特征。
2018-6-6
偏振光的表示法
部分偏振光的表示法
5
大学物理光的偏振ppt课件
第8章、光的偏振
（polarization of light）
§8.1 光的偏振态 §8.2 偏振片的起偏和检偏 §8.3 反射和折射的偏振 §8.4 光的双折射 §8.5 偏振光的干涉 §8.6 人工双折射及其应用
作业：练习册 选择题 填空题
可编辑ppt
1
光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能 完全断定光是纵波还是横波。
解:(1)自然光通过偏振片A,光强
被吸收一半,有:
I1
1 2
I0.
N1
I0
I1
I21 2I0co 26s008 1I0， II0 28 1.
(2) I1I0co2s300
I2 I1 c2 o 60 s 0 I0 c2 o 30 s c 02 o 60 s0
I2 I0
3 16
(3 )考虑 ,I吸 Ico 2 收 3（ 0 s0 1 0 .1 ）
A0sin
A0 M ON偏振片的偏振化方向。
将A0分解成
A0cos A0sin
0 A0cos N 只有平行O于N的光矢量分量能通过
A0 cosα A（ 透 射 光 振 幅 ）
设：透射光强I，入射光强I0
I A2
I I0
A A022
A02cA02o2 s co2 sI I源自co2s可编辑ppt8
例：有两块偏振片A和B,偏振化方向的夹角为600。(1)入射光 是自然光,设偏振片无吸收,求穿过A和B后的透射光与入射光 的光强比;(2)入射光是线偏振光,振动方向与第一块偏振片的 偏振化方向的夹角为300,求穿过A,B后透射光与入射光的光强 比;(3)如果偏振片的吸收系数为0.1,再求(2)的结果.
可编辑ppt
12
（polarization of light）
§8.1 光的偏振态 §8.2 偏振片的起偏和检偏 §8.3 反射和折射的偏振 §8.4 光的双折射 §8.5 偏振光的干涉 §8.6 人工双折射及其应用
作业：练习册 选择题 填空题
可编辑ppt
1
光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能 完全断定光是纵波还是横波。
解:(1)自然光通过偏振片A,光强
被吸收一半,有:
I1
1 2
I0.
N1
I0
I1
I21 2I0co 26s008 1I0， II0 28 1.
(2) I1I0co2s300
I2 I1 c2 o 60 s 0 I0 c2 o 30 s c 02 o 60 s0
I2 I0
3 16
(3 )考虑 ,I吸 Ico 2 收 3（ 0 s0 1 0 .1 ）
A0sin
A0 M ON偏振片的偏振化方向。
将A0分解成
A0cos A0sin
0 A0cos N 只有平行O于N的光矢量分量能通过
A0 cosα A（ 透 射 光 振 幅 ）
设：透射光强I，入射光强I0
I A2
I I0
A A022
A02cA02o2 s co2 sI I源自co2s可编辑ppt8
例：有两块偏振片A和B,偏振化方向的夹角为600。(1)入射光 是自然光,设偏振片无吸收,求穿过A和B后的透射光与入射光 的光强比;(2)入射光是线偏振光,振动方向与第一块偏振片的 偏振化方向的夹角为300,求穿过A,B后透射光与入射光的光强 比;(3)如果偏振片的吸收系数为0.1,再求(2)的结果.
可编辑ppt
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