偏振的图画,动画讲解62页PPT
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大学物理下光的偏振PPT课件
向光对光源和光探测器的影响，
隔离度等特点，适用于高速、大
偏振原理，只允许单向传输的光
提高系统的稳定性和可靠性。
容量的光纤通信系统。
通过，从而消除反射光的干扰。
其他新型光学器件简介
偏振光分束器
将一束偏振光分成两束振动方向相互垂直的偏振光，具有广泛的
应用前景，如干涉测量、光学信息处理等。
旋光器件
利用某些物质对偏振光的旋光效应制成的器件，可用于测量物质的
实验结果与分析：记录实验数据，分析圆/椭圆偏振光的
产生条件和特点，讨论实验结果与理论预测的一致性。
04
干涉法测量折射率与波长
双缝干涉实验原理及装置介绍
实验装置
双缝干涉实验原理
激光器、双缝装置、屏幕、测量尺
等。
通过双缝将单色光分为两束相干
光，在屏幕上产生明暗相间的干
涉条纹，根据干涉条纹间距和角
度可求得光波长。
液晶显示器
太阳镜和摄影滤镜
液晶显示器利用偏振光的原理来控制像素的亮度
许多高质量的太阳镜和摄影滤镜使用偏振滤光片
。通过改变液晶分子的排列方式，可以控制通过
来减少反射光和散射光的干扰，提高视觉清晰度
液晶层的光线的偏振状态，从而实现像素的开关
和色彩饱和度。
和灰度显示。
光学仪器
光纤通信
在显微镜、望远镜等光学仪器中，使用偏振片可
的波长相当或比波长小。
单缝衍射、圆孔衍射、光
栅衍射等。
布拉格方程在晶体结构分析中应用
应用
通过测量衍射角θ，可
以计算出晶格间距d，
从而确定晶体的结构。
布拉格方程
描述X射线在晶体中的
衍射条件，即
nλ=2dsinθ，其中n为
偏振的图画,动画讲解
A1 表示入射偏振光的光矢量， Ao 和 Ae 分别为 A1 在平 行和垂直于晶体主截面方向上的分量。 A2o和 A2e 表示o光
和e光通过偏振片A时,在平行其偏振化方向的分振动，它 们就是透过偏振片A的相干光。 若为复色光入射时，晶体对不同波长的光干涉条件 各不相同，因此在检偏器后应看到不同的颜色，这种情 况，我们称之为色偏振(chromatic polarization)。
白云石 1.6811
正晶体：石英、冰 负晶体：方解石、电气石、白云石、硝酸钠 正晶体 负晶体
ve vo ne no ve vo ne no
由惠更斯原理解释双折射现象：
B
i
A
C
无双折射现象
由惠更斯原理解释双折射现象：
o光和e光都不折射，但速度和折射率不同，所 以两波面并不重合。
显微镜下小麦淀粉粒图
2. 偏振片 马吕斯定律
偏振片 (polaroid) ：能吸收某一方向的光振动，而只 让与之垂直方向上的光振动通过的一种透明薄片。 偏振片 自 然 偏振化方向 (polarizing direction)
光 线
——允许通过的光振 动方向。
偏振片的用途：
偏
振 光
“起偏”和“检偏”
自然光
起偏 偏振光
2
A0
A2
I0 证明：
A1
I
A1 A0 cos
I0 A
2 1 2 0
2 0
, IA
2 1
I A 2 2 cos I I 0 cos I0 A 当： 0 , π I I 0
当： π 2 , 3π 2 I 0
例题 已知自然光通过两个偏振化方向相交60°的偏振 片，透射光强为 I1，今在这两偏振片之间再插入另一 偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片的偏振化方 向均夹30°角，则透射光强为多少？
(人教版)光的偏振精讲课件PPT
三、应用
1、摄影
2、利用光的偏振制成液晶显示器
3、车灯与挡风玻璃使用偏振片 4、使用偏振片观看立体电影
小结
光 1、横波具有偏振现象
的 偏
2、光波是横波
振
3、应用：摄影、立体电影 、 液晶等
课后作业
偏振片在其他领域的应用
•
1.新闻评论，是社会各界对新近发生 的新闻 事件所 发表的 言论的 总称。 新闻和 评论， 构成报 纸的两 大文体 。新闻 评论是 一种写 作形式 ，一种 传播力 量，一 种社会 存在， 以传播 意见性 信息为 主要目 的和手 段。强烈 兴趣时 ，自己 解决某 个问题 时，学 习中找 到志趣 相投的 同伴时 ，发现 自己的 潜能时 我们都 可以体 味到学 习带来 的快乐 。
探究体验：
1、用一个偏振片旋转观察光透过偏振 片光的强度是否变化？
2、用两个偏振片平行旋转，观察光透 过偏振片光的强度是否变化？
观察实验现象并讨论：
（1）、甲图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？ （2）、乙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？
（3）、丙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？
请比较下列几组图片的清晰度，是否一样
13.6 光的偏振
偏振现象是横波特有的
伟大的物理学家惠更斯最早提出光是 纵波，托马斯.杨认为光是一种横波，但 他们都缺乏充足实验证据事实.光到底是 横波还是纵波。
偏振片（偏光片），由特 定材料制成，它上面有一个特
定的方向，只有沿这个方向振
动的光波才能通过偏振片，这 个方向叫做“透振方向”
•
2.以中央和上级指示为内容写评论。 这种评 论能起 到传达 上级指 示精神 的作用 ，是报 纸上很 常见的 评论样 式。而 写这类 评论， 一要吃 透精神 ，二要 上下结 合。
光偏振 第二十章 光波的偏振.ppt
椭圆偏 部分偏
例：两偏振片P1，P2平行放置，透光轴成60°角。 (1)自然光垂直入射时，透射光与入射光光强比为多少？
(2) 在P1，P2之间平行插入P3，其透光轴与P1、P2均成 30°角，透射光与入射光光强比又为多少？
解：(1)透过P1后
I1
1 2 I0
I0
I
再过P2后透射光光强
I2
I1 cos2
· · · ·· ····
平行板面的光振动较强 垂直板面的光振动较强
4. 圆偏振光、 椭圆偏振光
y
传播方向 y
E
x
0
x
右旋圆 偏振光
···
z
右旋椭圆
/2
偏振光
某时刻左旋圆偏振光
···
随 z的变化
3
注：
右旋圆 偏振光
圆偏振光的分解
右旋椭圆
偏振光
部分偏振光的分解
圆偏振光、椭圆偏振光可分解为两束振动方向
出射的是两束传播方向相同、振 动方向相互垂直、频率相等、相 位差为p/2的线偏振光，它们合 成为一束椭圆偏振光。
振幅关系：
Ao Asin Ae Acos
Ae
A
Ao
显然：若Ao=Ae，则为圆偏振光 21
Ae
A
λ
Ao
线偏振光
4
讨论：
光轴 P
振幅关系： Ae A
Ao Asin Ae Acos
2. 自然光 自然光可分解为两振动
光振动平行板面
2
Ex Ey
方向相互垂直的、等幅 的、不相干的线偏振光。
没有优势方向
自然光的表示法： · · ·
偏振的图画动画讲解
片后，o光和e 光的光程差等于 4的奇数倍。
四分之一波片的最小厚度： d
4(no ne )
偏振光通过四分之一波片后出射的是正椭圆偏振光。
四分之一波片
线偏振光振动方向与四 分之一波片的光轴方向成 45° 角 时 ， 通 过 后 线 偏 振 光变为圆偏振光。
d
线偏振光振动方向与 四分之一波片的光轴方 向 的 夹 角 不 为 45 角 时 ， 则通过后线偏振光变为 椭圆偏振光。
(1) 自然光强 I0 线偏振光强 :
I I0 2
光强不变无消光
(3)部分偏振光(混合) 线偏振光
有两次极大极小
(2) 线偏振光强 I0 线偏振光强
有两次消光现象
马吕斯定律(Malus law)
A0
A2 A1
I0
I
光强为I0的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为：
I I0 cos2
A0
A2 A1
n1
i
n2
n1
i0
n2
i0 90
1、反射光为光振动垂直入射面较强的部分偏振光 2、折射光为光振动平行入射面较强的部分偏振光
tan i0
sin i0 cos i0
sin i0
cos(90
)
sin i0
sin
n2 n1
布儒斯特定律:
(Brewster law) 自然光以布儒斯特
角入射到两不同介质 表面，其反射光为线 偏振光，光振动垂直 于入射面。
I0
I
证明：
A1 A0 cos
I0 A02 , I A12
I I0
A12 A02
cos2
I I0 cos2
当： 0 , π I I0
四分之一波片的最小厚度： d
4(no ne )
偏振光通过四分之一波片后出射的是正椭圆偏振光。
四分之一波片
线偏振光振动方向与四 分之一波片的光轴方向成 45° 角 时 ， 通 过 后 线 偏 振 光变为圆偏振光。
d
线偏振光振动方向与 四分之一波片的光轴方 向 的 夹 角 不 为 45 角 时 ， 则通过后线偏振光变为 椭圆偏振光。
(1) 自然光强 I0 线偏振光强 :
I I0 2
光强不变无消光
(3)部分偏振光(混合) 线偏振光
有两次极大极小
(2) 线偏振光强 I0 线偏振光强
有两次消光现象
马吕斯定律(Malus law)
A0
A2 A1
I0
I
光强为I0的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为：
I I0 cos2
A0
A2 A1
n1
i
n2
n1
i0
n2
i0 90
1、反射光为光振动垂直入射面较强的部分偏振光 2、折射光为光振动平行入射面较强的部分偏振光
tan i0
sin i0 cos i0
sin i0
cos(90
)
sin i0
sin
n2 n1
布儒斯特定律:
(Brewster law) 自然光以布儒斯特
角入射到两不同介质 表面，其反射光为线 偏振光，光振动垂直 于入射面。
I0
I
证明：
A1 A0 cos
I0 A02 , I A12
I I0
A12 A02
cos2
I I0 cos2
当： 0 , π I I0
光的偏振课件 PPT
主截面:光轴与晶体表面光入射点得法线组成得平面。
主平面:晶体中光(o光或e光)得传播方向与晶体光 轴构成得平面。
o光得振动方向垂直于o光得主平面; e光得振动方向平行于e光得主平面。 当o光与e光得主平面相互平行时,两光得振动互相垂直、
法线
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
光轴
得作用下,显示出双折射现象,称为克尔效应。
+
P1
E
o
e
P2
-
外加电场破坏溶液得各向同性,产生各向异性,产生双折射,光轴方 向平行于电场方向;
n no ne E 2 即：n bE 2
经过长度为l得电场区,克尔效应产生得附加相位差为:
2
lbE 2
令K b
2KlE 2，其中K为克尔常数，单位为m
用惠更斯原理确定折射
光得传播方向、
用惠更斯作图法确定光在晶体中得传播方向
例题1:负晶体方解石 ne 1.486, no 1.658
以入射点为 中心,以1/no 为半径作圆。
以1/no为短轴, 1/ne为长轴作椭圆
空气 晶体
光轴
•••
•••
oe oe
例题2：方解石 ne 1.486 no 1.658
2
no
ne d
晶体双折射
I (P) A2e2 A2o2 2 A2e A2o cos
A1 cos2 2 A1 sin2 2 2A12 sin2 cos2 cos
A12
1
1 2
sin 2
2
1 2
sin 2
2
cos
当：
2k，即
光的偏振第一讲PPT课件
04
光的偏振分类
线偏振光与椭圆偏振光
线偏振光
光的电矢量只在某一特定方向上振动，该方向垂直于光的传播方向。
椭圆偏振光
光的电矢量在两个相互垂直的方向上振动，且电矢量端点轨迹呈椭圆。
圆偏振光与自然光
圆偏振光
光的电矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，且旋转方向随时间变化。
自然光
光的电矢量在各个方向上均匀分布，没有特定的偏振方向。
偏振片是常见的产生偏振光的器件， 它通过特定的涂层使光线在特定方向 上折射，从而产生偏振光。
偏振光的其他性质
01
偏振光在传播过程中，其电场和 磁场分量始终保持相互垂直，这 使得偏振光具有方向性，可以用 来控制光波的传播方向和强度。
02
偏振光的干涉现象是偏振光的一 个重要性质，当两束偏振光干涉 时，会产生明暗相间的干涉条纹 。
02
光的偏振现象
自然光与偏振光
自然光
光线在各个方向上的振动是均匀 分布的，表现为无规则的波动。
偏振光
光线在某一特定方向上的振动占 优势，表现为有规律的波动。
偏振现象的观察
偏振滤光片
通过偏振滤光片观察自然光，可以观 察到光的强度减弱，呈现出特定的色 彩。
液晶显示器
液晶显示器利用偏振光原理，通过调 整偏振片的旋转角度来控制像素的明 暗。
偏振态的描述方法
01
02
03
斯托克斯参量
描述线偏振光、椭圆偏振 光和圆偏振光的三个参量， 包括幅度、方位角和旋转 方向。
琼斯矩阵
描述线性光学系统对偏振 态的影响，通过输入和输 出光的偏振态矩阵运算来 描述。
Stokes矢量
由四个参数构成的矢量， 用于描述光的偏振状态， 包括幅度、方位角、主轴 角和退偏振程度。
光的偏振 课件
象------在垂直于传播方向的平面上，只沿着一 个特定的方向振动的波叫波的偏振现象 .
2、只有横波才有偏振现象 3、纵波不发生偏振现象
(图一) (图二)
图一中是一列横波. 当这列横波穿过两个带有狭缝的木 板时, 狭缝的方向与波的振动方向相 同,这时横波可以穿过. 当我们将后一块木板旋转900以后,我 们发现这时横波就不能再通过了.我们 把这种现象称为横波的偏振现象.
通光方向 P
通
不通
形象说明偏 振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城 门
二、光源的偏振状态
1、线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
2、自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的 振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光 不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．
所以，光是一种横波．
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、 电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大 部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面 上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之 间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都 是偏振的，并且偏振方向互相垂直．
1、一般入射角的情况 反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中 垂直入射面振动占优 折射光中 平行入射面振动占优
2、特殊入射角的情况
入射角满足
i0
tg
1
n2 n1
1 ) 两光偏振状态 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直
2、只有横波才有偏振现象 3、纵波不发生偏振现象
(图一) (图二)
图一中是一列横波. 当这列横波穿过两个带有狭缝的木 板时, 狭缝的方向与波的振动方向相 同,这时横波可以穿过. 当我们将后一块木板旋转900以后,我 们发现这时横波就不能再通过了.我们 把这种现象称为横波的偏振现象.
通光方向 P
通
不通
形象说明偏 振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城 门
二、光源的偏振状态
1、线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
2、自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的 振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光 不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．
所以，光是一种横波．
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、 电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大 部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面 上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之 间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都 是偏振的，并且偏振方向互相垂直．
1、一般入射角的情况 反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中 垂直入射面振动占优 折射光中 平行入射面振动占优
2、特殊入射角的情况
入射角满足
i0
tg
1
n2 n1
1 ) 两光偏振状态 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直
偏振的图画,动画讲解共62页文档
灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
偏振的图画,动画讲解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
偏振的图画,动画讲解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
第三章 偏振.ppt
n2 介质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角 .
cot i0
n1 n2
tan(
π 2
i0 )
tan
第三章 光的偏振
28
波动及近 代光学
3-2 反射和折射时光的偏振
思考 一自然光自空气射向一块平板玻璃，
入射角为布儒斯特角 i0 ,问 在界面 2 的反射
光是什么光？
空气
线偏振光
n1 i0 i0
当
i0
tan 1
n2 n1
时，
i0 i0 n1
n2
反射光为线偏振光，且振动面垂直入射面， 折射光仍为部分偏振光．但 反射光的强度较 弱，不建议采用这种方法来获取线偏振光。
第三章 光的偏振
27
波动及近 代光学
3-2 反射和折射时光的偏振
i0 i0 n1
n2
i0 n1
n2
根据光路的可逆性，当入射光以 角从
22
I3 0
π , 3π , 5π , 7π ,
44 4 4
I3
I0 8
第三章 光的偏振
22
波动及近 代光学
一
3-2 反射和折射时光的偏振
反射光和折射光的偏振态
ii
n1
n2
玻璃
理论（菲涅耳公 式附录 1.3）和实验 空气 都证明：自然光入射 于界面上，反射光和 折射光（透射光）均 为部分偏振光。
3-1 自然光和偏振光
三 起偏和检偏
二向色性 : 某些物质能吸收某一方向 的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动 通过, 这种性质称二向色性 .
偏振片（器） ： 涂有二向色性材料的 透明薄片 、尼科耳棱镜等双折射晶体.
new光的偏振.ppt
n1
的光振动，而没有平行于入射面的
n2
光振动，这时反射光为线偏振光，
而折射光仍为部分偏振光。这就是
Brewster定律。其中i0叫做起偏角 或布儒斯特角。
这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。
2、利用反射和折射时的偏振可以做起偏和检偏
3、说明
•当入射角是布儒斯特角时，折射光与入射光垂直。
由折射定律： n1sini0=n2sinγ0
•在一般情况下，反射光是 以垂直于入射面的光振动为 主的部分偏振光；折射光是 以平行于入射面的光振动为 主的部分偏振光。
i
n1
n2
二、布儒斯特定律
1、布儒斯特定律内容
反射光的偏振化程度与入射角有关，若光从折射率为n1的介 质射向折射率为n2的介质，当入射角满足
tgi0
n2 n1
i0
时，反射光中就只有垂直于入射面
I0 2
一束光强为I0的自然光透过检偏器，透射光强为I0 /2
3、讨论
•当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化。
•起偏器与检偏器偏振化方向平行时：α=0 或α=π，I=I0，
透射光强度最大；
•起偏器与检偏器偏振化方向垂直时：α=π/2 或α=3π/2，
I=0，透射光强度最小；
•α为其它角度时，透射光的强度介于0～I0之间。
•普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振 光的器件称为起偏器。 •人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏 振状态的器件称为检偏器
•• •
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。
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