光的偏振1

解：设两光源的强度分别为I01、I02 I 01 I1 cos 2 30 2 I 02 I2 cos 2 60 2 I1 I 2
I 01 cos 2 60 1 2 I 02 3 cos 30
8-6
旋光现象
线偏振光通过某些透明介质后，它的光振动方 向将绕着光的传播方向旋转某一角度 的现象，称 为旋光现象。这种介质称为旋光物质。如石英、糖、 酒石酸钾钠等。
3．旋光色散
Z

···· ·
光振动垂直板面 光振动平行板面
②自然光
③部分偏振光
· ·· · ·
平行板面的 光振动较强
· · · · · ·
垂直板面的 光振动较强
2．起偏
（1）反射和折射起偏--布儒斯特定律
n2 起偏振角 tg i 0 i0 i0 布儒斯特角 n1 2 （2）双折射起偏—尼科耳棱镜 双折射现象 尼科耳棱镜起偏 o光和e光都是线偏振光,且振动方向相互垂直。 （3）二向色性—偏振片起偏
r0 f 1 1.22f / D
② 爱里斑的半径
2．光学仪器的分辨率 显微镜的分辨率 ①鉴别距离：
D 1.22
1
2n sin ②数值孔径：N· = nsin A
③提高显微镜分辨率的方法： ※增大物镜的数值孔径 五、偏振光与自然光 1．偏振态 ①线偏振光 ※用短波长的光照射

A1 cos A2
--- 线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向
之间的夹角。 2 I 2 A2 A12 cos 2 2 cos 2 I1 A1 A12
I 2 I 1 cos 2 马吕斯定律（1809）
0，I 2 I 1


2
，I 2 0 ——消光
线偏振光、自然光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光
2.线偏振光--光矢量只在某一固定的方向上振动。
向 传播方
E
·
面 振 动 面对光的传播方向看
y
线偏振光可沿 两个相互垂直 的方向分解。
E x E cos E y E sin
Ey 0
E

Ex
x
线偏振光的表示法：· · · · ·
光振动垂直板面 光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2
. .. .
起偏器
.
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2
. .. .
.
起偏器 检偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2
. .. .
n1

部分 偏振光
n2
布儒斯特定律 反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射 n2 角等于某一特定值i0 ，且满足： tg i 0 n1 这时反射光成为线偏振光。 sin i 0 n2 tgi0 起偏振角 cos i 0 n1 i0 布儒斯特角 sin i 0 n2 又 sin n1 线偏振光 自然光 所以sin cos i 0 i0
F
M
C
N
F为滤色片；M为起偏器； N为检偏器；旋光物体 C（例如石英片）放在两个正交的偏振片M 与N 之 间，将会看到视场由原来的暗变亮，把检偏器 N 旋转一个角度，又可得到暗视场，该角即为 。
迎着光的传播方向观察，光矢量的振动方向按 逆时针方向旋转，称为左旋偏振光，相应物质称左 旋物质；反之为右旋偏振光，相应物质称右旋物质。 实验证明：振动面旋转的角度 与材料的厚度d 、 浓度C 、入射光的波长 以及温度有关。
2．条纹宽度计算 2 f x 0 2 x1
0 2 1 2
a a
( 中央明纹的线宽度) ( 中央明纹的角宽度)
x k x k 1
三、光栅衍射
f xk a
( 其它条纹线宽度)
1．光栅方程
· (a+b)sin = ± k k= 0, 1, 2, 3 · ·
3．检偏—马吕斯定律
起偏器
P 1
检偏器
P2
自然光
线偏振光
. .. .
I0
1 I1 I 0 2
2

.
1 2 I 2 I 1 cos I 0 cos 2
六、旋光
1．旋光现象 2．旋光度 对于固体： d
为旋光率，与旋光物质、
入射光波长及温度有关。
对于液体： Cd
2. 检偏—马吕斯定律 根据光通过旋转的检偏器时其光强的变化情况 来判断该光偏振性的过程称检偏。
尼科耳棱镜起偏
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2 .
. . ..
起偏器 检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2
. . ..
起偏器
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
马吕斯定律
A1
P
I1
P
I2
A1 sin
1．单缝衍射条件a sin k
a sin ( 2k 1 ) a sin 0
( k 1,2 , ) 暗纹

2
( k 1,2 , ) 明纹 中央明纹
x a f
k
暗纹 ( 2k 1 ) 2
明纹
( k 1,2 , )
部分偏振光 部分偏振光的分解
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：
· ·
平行板面的 光振动较强
· · · · · ·
垂直板面的 光振动较强
二、起偏和检偏
起偏：使自然光（或 非线偏振光）变成线偏 振光的过程。 自然光 检偏：检查入射光的偏 振性的过程。
自然光 n1 n2 (各向异 性媒质)
i
γe
γo
非常光线(e光):不遵守折射定律。它的折射率随方向 而变化，并且不一定在入射面内传播 。
o光和e光都是线偏振光,且振动方向相互垂直。
请观看动画 （3）二向色性—偏振片起偏 某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）对光 振动有强烈的选择性吸收能力，这种性质称为二向 色性。如电气石晶体对自然光的某一振动方向上的 光振动几乎完全吸收，而垂直于该方向的光振动只 稍微减弱后通过。 利用物质的二向色性制成的起偏装置称为偏振片。 偏振片允许通过的光振动方向称为偏振片的偏振 化方向，用 或 表示。
8-5
一、偏振光与自然光 1. 横波的偏振性
偏振光
光矢量 E 的振动方向总与光的传播方向垂直，在 垂直于光传播方向的平面内, E可有不同的振动方向。 振动面：光矢量 E 与传播方向组成的平面。 光矢量 E
振动面
0 H
v
只有横波才有偏振现象。
偏振态 光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动 状态。可分为下列5 种：
对于固体： d 对于液体： Cd
M
为旋光率，与旋光物质、
入射光波长及温度有关。
N
旋光产生原因：一束线偏振光可分解为振幅、频 率均相等的左、右旋园偏振光，当这两光通过某 物质时，其折射率不同，速度也不同，合成后所 得线偏振光的振动方向与原振动方向差一角度， 所以旋光现象是物质各向异性的结果。
旋光色散：一束复色偏振光通过旋光物质时，由 于不同波长的光有不同的 值，所以发生色散， 称旋光色散。
作业： P201 T12 T13 T19
小
一、薄膜干涉 1．相对光强
结
2
IE A
2 0
2．光程与光程差计算 3．半波损失 4．薄膜干涉条件 二、单缝衍射
k ( 2k 1 ) 2 k 0 ,1 ,2 干涉加强 k 0 ,1 ,2 干涉减弱
3.自然光— 普通光源发出的光,在垂直于传播方向的 平面上,所有可能方向的光矢量E 的振幅都相等。 一束自然光可分解为两束 振动方向相互垂直的、等幅的、 不相干的线偏振光。
没有优势方向
Ex E y
I Ix Iy
1 Ix Iy I 2 自然光的表示法： ·
··
自然光的分解
4.部分偏振光 在垂直于传播方向 的平面上,一些方向的光 振动比另一些方向的光振 动占优势。
起偏器 P 1
自然光
检偏器 P2

线偏振光
. .. .
I0
1 I1 I 0 2
2
.
1 I 2 I 1 cos I 0 cos 2 2
例8-8 用两个偏振片组成起偏器和检偏器，在它们的 偏振化方向成30°角时观察一光源，又在成60°角 时观察同一位置处的另一光源，两次观察所得强度 相等，求两光源的强度之比。
起偏器
.
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
P 1
自然光 线偏振光
P2 .
. .. .
起偏器 检偏器
wk.baidu.com
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
P2 .
. .. .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
P2
自然光
. .. .
.
检偏器
n1

部分偏振光
n2
i0

2
利用玻璃片堆产生线偏振光




i0

玻璃片堆
(接近线偏振光)
最后获得两束振动方向互相垂直的线偏振光。
（2）双折射起偏—尼科耳棱镜 双折射现象 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光的现象。 寻常光线(o光):遵守折射 定律。对于晶体一切方向 都具有相同的折射率，且 在入射面内传播。
P
偏振片
偏 振 化 方 向
待检光
?
线偏振光 I 不变是什么光？
I
I 变，有消光是什么光？ I 变，无消光是什么光？
1. 起偏 （1）反射和折射起偏--布儒斯特定律
反射和折射过程会使入射的自然光有一定程 度的偏振化，因为反射光对光振动方向有选择性， 与入射面垂直的光振动容易反射。
自然光
i
部分 偏振光
x ( a b ) k f
k= 0, 1, 2, 3 · · ·
N a b
2．零级明纹的半角宽度 1 3．最大级数
k max

( a b )
4． 缺级、光谱重叠
四、园孔衍射 光学仪器的分辨率
1．园孔衍射
① 爱里斑的半角宽度
1 0.61 / R 1.22 / D