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[课件]第十二章 光学3 偏振PPT
![[课件]第十二章 光学3 偏振PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/3bc97b5a31b765ce050814fe.png)
• 自然光通过偏振片后即成为线偏振光，线偏振光的振动方 向与偏振片的偏振化方向相同。此时的偏振片称为起偏器。
1 I0 2
I0
• 若入射自然光的光强为I0，其通过偏振片后，光强降为I0/2。
3、自然光、偏振光、部分偏振光的检验
① 自然光通过起偏器后成为偏振光，这时旋转偏振片就可得到 不同方向的偏振光。 ② 如果入射的是线偏振光，若偏振化方向与线偏振光的振动 方向成90°角，则线偏振光将完全不能通过。因此，当转动偏 振片时，在视场中就可看到光强的明显变化，并有消光现象。
I0
I1 I2
I3
I4
1 I1 I 0 2
2 2 2 I I cos I I cos I I cos 4 3 3 2 2 1
1 3 I0 2 2
3 I0 8
2
3 3 I0 8 2
2
9 3 I0 32 2
横波的振动相对于传播方向不是轴对称的。
波的振动方向相对于传播方向的不对称性，叫偏振。
光矢量：光波的 E 矢量。
在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有 不同的振动方向 --- 偏振状态 线偏振光（平面偏振光）：光矢量在传播中始终 保持在一个固定平面上振动。
垂直
平行 z
y
光的偏振解析PPT课件
(2) 900 或270 0时第，16I页/共408页 光 强 最 小
一束自然光通过一块偏振片时，其光强变为原
来的一半。
I
1 2
I0
16
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 I3 与转角的关系。
各光矢量间无固定的相位关系。
两光矢量振幅相等，各具有一半的振动能量。
7
二、完全偏振光
1 线偏振光 ：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量
E 只沿一个固定的方向振动。
E
· 光矢量 E
u
振动面
面对光的传播方向看
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：
y
Ey
E Ex
第8页/共48页
x
E
E
x y
E cos
E sin
40
3、晶体的主折射率，正晶体、负晶体
o光： ························vot
e光：
光轴
no
c vo
no ，ne 称为 晶体的主折射率
vo ve
vot
vet
光轴
no
ne
c ve
正晶体：ne> no (ve< vo); 负晶体：ne< no (ve> vo)
一束自然光通过一块偏振片时，其光强变为原
来的一半。
I
1 2
I0
16
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 I3 与转角的关系。
各光矢量间无固定的相位关系。
两光矢量振幅相等，各具有一半的振动能量。
7
二、完全偏振光
1 线偏振光 ：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量
E 只沿一个固定的方向振动。
E
· 光矢量 E
u
振动面
面对光的传播方向看
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：
y
Ey
E Ex
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x
E
E
x y
E cos
E sin
40
3、晶体的主折射率，正晶体、负晶体
o光： ························vot
e光：
光轴
no
c vo
no ，ne 称为 晶体的主折射率
vo ve
vot
vet
光轴
no
ne
c ve
正晶体：ne> no (ve< vo); 负晶体：ne< no (ve> vo)
光的偏振起偏和检偏(PPT课件)
通过
吸收
E
2.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
3
起 偏
wenku.baidu.comI0
起偏器
1 2
I0
偏振化方向
得到振动方向与偏振化方向相同的线偏振光
4
检
偏
起偏器
检偏器
自然光入射I0
偏振片
I1
1 2
I0
线偏振光入射I1 偏振片 I2 ?
5
二.马吕斯定律
线偏振光入射I1 偏振片 I2 ?
解:设两束单色自然光的强度分别为I10 和I20
经过起偏器后光强分别为 I 10和 I 20
经过检偏器后
I1
I10co2s230
2
2
I2
I20co2s60 2
I1I2 II1 20 0c co o2 23 6ss0 01 3 9
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
10
:光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角
A1
A1COS
I1
I2
A1sin
A2A1cos
I2 I1
A22 A12
cos2
I2 I1co2s
6
I0
I1
1 2
I0
吸收
E
2.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
3
起 偏
wenku.baidu.comI0
起偏器
1 2
I0
偏振化方向
得到振动方向与偏振化方向相同的线偏振光
4
检
偏
起偏器
检偏器
自然光入射I0
偏振片
I1
1 2
I0
线偏振光入射I1 偏振片 I2 ?
5
二.马吕斯定律
线偏振光入射I1 偏振片 I2 ?
解:设两束单色自然光的强度分别为I10 和I20
经过起偏器后光强分别为 I 10和 I 20
经过检偏器后
I1
I10co2s230
2
2
I2
I20co2s60 2
I1I2 II1 20 0c co o2 23 6ss0 01 3 9
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
10
:光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角
A1
A1COS
I1
I2
A1sin
A2A1cos
I2 I1
A22 A12
cos2
I2 I1co2s
6
I0
I1
1 2
I0
高二物理光的偏振PPT课件
第4页/共17页
(2)自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后， 只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才 能通过． 透过以后的光只沿着一个特定的方向振动．这种 光叫做偏振光．
横波只沿着某一 个特定的方向振动， 称为波的偏振．只有 横波才有偏振现象．
第5页/共17页
透过的光最强
透过的光最弱， 几乎为零
第12页/共17页
第13页/共17页
偏振的应用——立体电影
第14页/共17页
我们人类的眼睛在观察 一个三维物体时，由于两眼 水平分开在两个不同的位置 上，所观察到的物体图像是 不同的，它们之间存在着一 个像差，由于这个像差的存 在，通过人类的大脑，我们 可以感到一个三维世界的深 度立体变化，这就是所谓的 立体视觉原理。
第2页/共17页
当只有一块偏振片时，以光 的传播方向为轴旋转偏振片， 透射光的强度不变．
当两块偏振片的透振方向 平行时，透射光的强度最 大．
当两块偏振片的透振方向 垂直时，透射光的强度最 弱，几乎为零.
第3页/共17页
3、产生上述现象的原因
(1)太阳、电灯等普通光源发出的光，包含 着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的 光，而且沿着各个方向振动的光波的强度 都相同，这种光叫做自然光 。
第7页/共17页
4.偏振现象的应用：拍摄
光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落 时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的 陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射 光的干扰，常使景像不清楚．如果在照相机镜 头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反 射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使 景像清晰．
(2)自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后， 只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才 能通过． 透过以后的光只沿着一个特定的方向振动．这种 光叫做偏振光．
横波只沿着某一 个特定的方向振动， 称为波的偏振．只有 横波才有偏振现象．
第5页/共17页
透过的光最强
透过的光最弱， 几乎为零
第12页/共17页
第13页/共17页
偏振的应用——立体电影
第14页/共17页
我们人类的眼睛在观察 一个三维物体时，由于两眼 水平分开在两个不同的位置 上，所观察到的物体图像是 不同的，它们之间存在着一 个像差，由于这个像差的存 在，通过人类的大脑，我们 可以感到一个三维世界的深 度立体变化，这就是所谓的 立体视觉原理。
第2页/共17页
当只有一块偏振片时，以光 的传播方向为轴旋转偏振片， 透射光的强度不变．
当两块偏振片的透振方向 平行时，透射光的强度最 大．
当两块偏振片的透振方向 垂直时，透射光的强度最 弱，几乎为零.
第3页/共17页
3、产生上述现象的原因
(1)太阳、电灯等普通光源发出的光，包含 着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的 光，而且沿着各个方向振动的光波的强度 都相同，这种光叫做自然光 。
第7页/共17页
4.偏振现象的应用：拍摄
光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落 时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的 陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射 光的干扰，常使景像不清楚．如果在照相机镜 头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反 射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使 景像清晰．
《高三物理光的偏振》PPT课件
现象:光通过第一片偏振片后再转动第二片偏振片,光的强 弱会发生变化
结论:光也会发生偏振,说明光是横波.
3.什么是自然光?自然光与偏振光的区别?
I 自然光:由光源(太阳、电灯等）直接发光而来。 0
特点：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向 振动的光，且各振动方向的光强相等。
h
3
偏振光:在垂直于传播方向的平面内，只沿某 一个方向振 动的光。反射光都是偏振光。
n·1 ···i0
线偏振光
i0····S
n2
r0
·
起偏振角
5.光的偏振现象的应用?
拍摄水下的景物或玻璃展览橱窗中的成例 品的照片(在照相机的镜头上加虑光片)
h
5
例1.两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面 以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过 程中，将会产生下述的哪一种现象（ A ）
的
光波强度. 都相同
叫自
然光，__太__阳___、___电_灯____等普通光源发出
的光是自然光，振动方向____一__定______光叫
偏振光．
h
7
一、激光
1、概念： 激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、增
强的光”。
英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
光的偏振.PPT
第十八章 光的偏振
普通物理教案
§18-1 偏振光和自然光
一、线偏振光
电磁波中E矢量始终沿某一方向的振动。
x
y (a)
传播方向
z 传播方向
(b)振动方向在纸面内 (c)振动方向垂直纸面
1
二、自然光 部分偏振光
普通物理教案
振动面在空间各个方向高速随机变化的光称为 自然光。
y x
y
无固定 相位差
x
传播方向
P1
P2
A1
P2
α
I1
I2
P1
I2 I1cos2 马吕斯定律
由于： A2 A1 cos
又： I A2
所以： I2I1co2s
7
例题1：
普通物理教案
两正交偏振片之间，有一理想的偏振片以角速度ω以 光传播方向为轴旋转。证明自然光通过这一系统后，出射 光的强弱变化频率被调制为旋转频率的四倍。即证明：
一、由反射和折射产生部分偏振光
普通物理教案
当光线在两种介质n1、 n2的交界面上发生反射和 折射时，反射光和折射光
都将成为部分偏振光，反
射光中垂直振动面的光矢
量加强，透射光中平行振 动的光矢量加强。
ii
n1 n2 r
11
二、布儒斯特定律
普通物理教案
当光线以iB入射时， iB 满足：
普通物理教案
§18-1 偏振光和自然光
一、线偏振光
电磁波中E矢量始终沿某一方向的振动。
x
y (a)
传播方向
z 传播方向
(b)振动方向在纸面内 (c)振动方向垂直纸面
1
二、自然光 部分偏振光
普通物理教案
振动面在空间各个方向高速随机变化的光称为 自然光。
y x
y
无固定 相位差
x
传播方向
P1
P2
A1
P2
α
I1
I2
P1
I2 I1cos2 马吕斯定律
由于： A2 A1 cos
又： I A2
所以： I2I1co2s
7
例题1：
普通物理教案
两正交偏振片之间，有一理想的偏振片以角速度ω以 光传播方向为轴旋转。证明自然光通过这一系统后，出射 光的强弱变化频率被调制为旋转频率的四倍。即证明：
一、由反射和折射产生部分偏振光
普通物理教案
当光线在两种介质n1、 n2的交界面上发生反射和 折射时，反射光和折射光
都将成为部分偏振光，反
射光中垂直振动面的光矢
量加强，透射光中平行振 动的光矢量加强。
ii
n1 n2 r
11
二、布儒斯特定律
普通物理教案
当光线以iB入射时， iB 满足：
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x A e st in y A o st i ) n(
( 4 ) ( 5 )
式中Ao=Asin,Ae=Acos .从（4）、（5）二式中消去t,得
A x 2 2 e A y 2 2 o A 2 o x A ec yo s s2 in
(6 )
一般说,此式为一椭圆方程即合振动的轨迹在垂直于传播 方向的平面内且呈一椭圆形.它代表椭圆偏振光.
讨论
（ 1 ） 当 δ=2kπ（k=1,2,3,…） 由 （ 3 ） 式得,即厚度为l的晶片可使O光与e光的 光程差为k,这种晶片称为全波片或波
片.
将δ=2k代入（6）式,得
x Ae y A0
可见,δ=2kπ时,O光经过全波片后,其合振动为平面偏振光,其振 动方向与入射偏振光的振动方向平行.
讨论
实验内容
鉴别自然光和偏振光 反射起偏
考察偏振光通过/2波片和/4波片时的
现象
结束语
谢谢大家聆听！！！
17
Hale Waihona Puke Baidu
4.偏振光的鉴别
(1)自然光和线偏振光的鉴别 (1)自然光和线偏振光的鉴别
根据马吕斯定律I=I0cos2 ，当=0时,I=I0光强不发生变化.当 =90，I=0.因此把检偏器对着入射光,旋转检偏器,若光强不发
生变化,则入射光为自然光或圆偏振光.若检偏器旋转一周,透射 光有两次最亮(与入射光一样)和两次完全黑暗,则入射光应为线 偏振光.
（2）当=(2k+1), k=0,1,2,…），由（3）
式及(no-ne)L=(2k+1)/2 ,此时晶片厚度可使O 光与e光的光程差为 (2k+1) /2 ,此波片称为半
波片.
x Ae y Ao
这这样的合振动仍为平面偏振光,不过振动方向相对原
入射光的振动方向转过2角度
讨论
（3）当=(2k+1)/2,（k=0,1,2,3,…），则 光程差为(no-ne)L=(2k+1)/4,此晶片厚度可使O 光与e光的光程差为/4,此晶片为1/4波片.
的方向相同,但这两束振动面互相垂直的光由于在晶体中传 播速度不同，因而会产一位相差.设晶片厚度为l,晶体对O光 的折射率为n0,对e光的折射率为ne,于是经晶片射出后O光、 e光的位相差为
2 n o n el
(3 )
波片与圆偏振光和椭圆偏振光
O光与e光为两个同频率、有固定相位差,互相垂直的振
动,则两光的波动方程为
A x e 2 2 A y o 2 2 1
(9 )
若O光与e光的振幅相等,即A0=Ae,则（9）式变为
x 2 y 2 A e 2
( 1)0
此合成光圆偏光.当δ不为以上各值时,各振动为不同长
短轴组合的椭圆偏振光.椭圆偏振光的长轴和短轴的取向
决定于入射偏振光方向与晶片光轴间的夹角.当
=0,π/2时得线偏振光,=π/4时得圆偏振光.
(2)自然光与圆偏振光的鉴别
在检偏器前加一个1/4波片,此时若无论检偏器旋转到什么位置,
光强I始终不变,则此入射光为自然光.而圆偏振光经过四分之一
波片后,成为一线偏振光.在旋转检偏器时,可以观察到(1)中所 述现象.
偏振光的鉴别
(3)椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别
在检偏器的前加一个1/4波片,然后旋转偏振器进行观察,此 时1/4波片的光轴应与只用检偏器观察时透射光为极大或极 小的方向重合,此时若有一位置视场全暗,则入射光为椭圆 偏振光,否则为部分偏振光.
偏振现象的观察与分析
实验目的
1.观察光的偏振现象,巩固理论知识. 2.掌握产生与检验偏振光的原理和方法.
3.波片与圆偏振光和椭圆偏振光
波片由正晶体或负晶体制成,常用来改变光的偏振状态. 当一束振幅为A的线偏振光垂直入射到表面平行于光轴的晶
片上，且光的振动面与晶片光轴夹角为时，则在晶片表面 上，偏振光O光与e光的振幅分别为Asin与Acos.二光传播
( 4 ) ( 5 )
式中Ao=Asin,Ae=Acos .从（4）、（5）二式中消去t,得
A x 2 2 e A y 2 2 o A 2 o x A ec yo s s2 in
(6 )
一般说,此式为一椭圆方程即合振动的轨迹在垂直于传播 方向的平面内且呈一椭圆形.它代表椭圆偏振光.
讨论
（ 1 ） 当 δ=2kπ（k=1,2,3,…） 由 （ 3 ） 式得,即厚度为l的晶片可使O光与e光的 光程差为k,这种晶片称为全波片或波
片.
将δ=2k代入（6）式,得
x Ae y A0
可见,δ=2kπ时,O光经过全波片后,其合振动为平面偏振光,其振 动方向与入射偏振光的振动方向平行.
讨论
实验内容
鉴别自然光和偏振光 反射起偏
考察偏振光通过/2波片和/4波片时的
现象
结束语
谢谢大家聆听！！！
17
Hale Waihona Puke Baidu
4.偏振光的鉴别
(1)自然光和线偏振光的鉴别 (1)自然光和线偏振光的鉴别
根据马吕斯定律I=I0cos2 ，当=0时,I=I0光强不发生变化.当 =90，I=0.因此把检偏器对着入射光,旋转检偏器,若光强不发
生变化,则入射光为自然光或圆偏振光.若检偏器旋转一周,透射 光有两次最亮(与入射光一样)和两次完全黑暗,则入射光应为线 偏振光.
（2）当=(2k+1), k=0,1,2,…），由（3）
式及(no-ne)L=(2k+1)/2 ,此时晶片厚度可使O 光与e光的光程差为 (2k+1) /2 ,此波片称为半
波片.
x Ae y Ao
这这样的合振动仍为平面偏振光,不过振动方向相对原
入射光的振动方向转过2角度
讨论
（3）当=(2k+1)/2,（k=0,1,2,3,…），则 光程差为(no-ne)L=(2k+1)/4,此晶片厚度可使O 光与e光的光程差为/4,此晶片为1/4波片.
的方向相同,但这两束振动面互相垂直的光由于在晶体中传 播速度不同，因而会产一位相差.设晶片厚度为l,晶体对O光 的折射率为n0,对e光的折射率为ne,于是经晶片射出后O光、 e光的位相差为
2 n o n el
(3 )
波片与圆偏振光和椭圆偏振光
O光与e光为两个同频率、有固定相位差,互相垂直的振
动,则两光的波动方程为
A x e 2 2 A y o 2 2 1
(9 )
若O光与e光的振幅相等,即A0=Ae,则（9）式变为
x 2 y 2 A e 2
( 1)0
此合成光圆偏光.当δ不为以上各值时,各振动为不同长
短轴组合的椭圆偏振光.椭圆偏振光的长轴和短轴的取向
决定于入射偏振光方向与晶片光轴间的夹角.当
=0,π/2时得线偏振光,=π/4时得圆偏振光.
(2)自然光与圆偏振光的鉴别
在检偏器前加一个1/4波片,此时若无论检偏器旋转到什么位置,
光强I始终不变,则此入射光为自然光.而圆偏振光经过四分之一
波片后,成为一线偏振光.在旋转检偏器时,可以观察到(1)中所 述现象.
偏振光的鉴别
(3)椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别
在检偏器的前加一个1/4波片,然后旋转偏振器进行观察,此 时1/4波片的光轴应与只用检偏器观察时透射光为极大或极 小的方向重合,此时若有一位置视场全暗,则入射光为椭圆 偏振光,否则为部分偏振光.
偏振现象的观察与分析
实验目的
1.观察光的偏振现象,巩固理论知识. 2.掌握产生与检验偏振光的原理和方法.
3.波片与圆偏振光和椭圆偏振光
波片由正晶体或负晶体制成,常用来改变光的偏振状态. 当一束振幅为A的线偏振光垂直入射到表面平行于光轴的晶
片上，且光的振动面与晶片光轴夹角为时，则在晶片表面 上，偏振光O光与e光的振幅分别为Asin与Acos.二光传播