波动光学_07_光的反射和双折射产生的偏振

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波动光学基础

波动光学基础

波动光学基础波动光学是光学中的一个重要分支,研究光传播过程中的波动现象。

本文将介绍波动光学的基础知识,包括光的干涉、衍射和偏振等方面。

一、光的干涉现象干涉是指两个或多个波源发出的波相互叠加和相互作用的现象。

光的干涉现象在日常生活和科学研究中都有广泛应用。

干涉分为构成干涉的要素和干涉的种类两部分。

1. 构成干涉的要素光的干涉所需的要素包括两个或多个波源和一个探测屏。

波源是产生波的物体,可以是点光源、扩展光源或多个波源。

探测屏接收波传播到达的位置和方向,用于观察干涉现象。

2. 干涉的种类光的干涉可分为构成干涉图样的特定点处的干涉和整个波面上的连续干涉。

根据光程差的大小,干涉可以分为相干干涉和非相干干涉。

干涉还可以分为近似干涉和严格干涉。

二、光的衍射现象衍射是指波通过障碍物、缝隙或物体边缘时发生偏离直线传播方向的现象。

光的衍射现象是波动光学的重要内容,其理论和实验都具有重要意义。

1. 衍射的特点光的衍射具有波动性特征,表现为波通过障碍物、缝隙或物体边缘后的弯曲、弯曲程度与波长有关、衍射图案的产生等。

2. 衍射的条件光的衍射需要满足一定的条件。

具体来说,波长要适合障碍物大小、波传播到达障碍物的位置要符合一定的角度条件等。

三、光的偏振现象偏振是指光波中振动方向在特定平面上进行的现象。

偏振光在实际应用中有广泛的用途,例如偏振片、太阳眼镜等。

1. 偏振的方式光的偏振有线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种形式。

线偏振是指光波中的振动方向在固定的平面上振动;圆偏振是指光波中的振动方向像旋转矢量一样随时间旋转;椭圆偏振是指光波的振动方向沿椭圆轨迹运动。

2. 获得偏振光的方法获得偏振光主要有自然光通过偏振片、波片或通过偏振装置产生的方法。

总结:本文介绍了波动光学基础知识,包括光的干涉、衍射和偏振。

干涉是指波的相互叠加和相互作用的现象,衍射是指波通过障碍物或物体边缘后的弯曲现象,偏振是指光波中振动方向在特定平面上进行的现象。

通过学习波动光学的基础知识,我们可以更好地理解光的本质和特性,为实际应用中的光学问题提供解决思路。

光的偏振与光的双折射实验研究

光的偏振与光的双折射实验研究
使光源发出的光经过偏振片后成为线偏振光,并调整偏振片的角度以改变入射光的偏振状 态。
实验原理及步骤简介
3. 观察双折射现象
将线偏振光投射到双折射晶体上,观 察并记录寻常光和非常光的传播方向 和光强变化。
4. 数据采集与分析
使用测量仪器记录实验数据,并通过 计算机进行数据处理和分析,得出实 验结果。
03
光的双折射实验
双折射现象产生条件及原理
产生条件
当一束光通过某些晶体时,会分成两束光沿着不同方向传播,这种现象称为双折 射现象。
原理
双折射现象是由于晶体内部存在各向异性,导致光在晶体中传播时速度不同,从 而分成两束光。这两束光的振动方向相互垂直,分别称为寻常光(o光)和非寻 常光(e光)。
双折射晶体选择及实验装置搭建
在实验过程中需要记录光源的波长、晶 体的厚度和双折射率等参数,以及接收 屏上干涉条纹的位置和形状等信息。
VS
数据处理
通过对实验数据的分析处理,可以得到晶 体的双折射率、光在晶体中的传播速度等 重要物理量。同时,还可以通过比较不同 晶体或不同条件下的实验结果,进一步探 究双折射现象的规律和特点。
04
实验结果分析与讨论
偏振实验结果分析
01
在偏振实验中,通过旋转偏振片观察到光强的周期性变化,验 证了光的横波性质。
02
通过测量不同角度下的光强,得到了马吕斯定发现,当入射光为非偏振光时,透射光的光强随偏振
03
片旋转而发生变化,但不会出现完全消光现象。
05
误差来源及减小方法
系统误差来源分析
01
实验仪器误差
包括光源、偏振片、双折射晶 体等元件的制造精度和装配误
差。
02
环境因素

物理学中的波动光学理论

物理学中的波动光学理论

物理学中的波动光学理论波动光学是物理学中的一门重要分支,研究光的波动性质及其与物质相互作用的规律。

本文将从波的性质、光的干涉与衍射以及光的偏振等方面来论述物理学中的波动光学理论。

一、波的性质光是一种电磁波,具有粒子与波动的双重性质。

波的传播速度可以通过元波前观察获得,波的传播包括相位的传播和波的干涉。

波的传播速度与介质的性质密切相关,光在空气中的传播速度约为3×10^8m/s。

二、光的干涉与衍射光的干涉是指光波在相遇处叠加形成明暗相间的干涉条纹。

干涉现象可以通过双缝干涉、薄膜干涉等实验进行观察。

双缝干涉实验中,当两个狭缝之间的距离接近光波的波长时,会出现明暗相间的干涉条纹,这是由于光波的波动性质所引起的。

薄膜干涉则是通过介质边界的反射和折射引起的光的干涉。

光的衍射是指光波通过障碍物或孔径时发生弯曲扩散的现象。

衍射的特点是波传播到达的区域会出现明暗相间的衍射图样。

其中夫琅禾费衍射是波动光学中的重要现象,它是光波通过狭缝或边缘时发生的衍射,产生衍射波前的形状与狭缝的形状有关。

三、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向在某一平面内的现象。

常见的偏振光有线偏振光和圆偏振光。

线偏振光是指光波的振动方向在一个平面上,它可以通过偏振镜实现制备。

而圆偏振光则是指光波的振动方向按照圆弧轨迹进行旋转,它可以通过一系列光学元件进行转换获得。

光的偏振现象广泛应用于光学仪器、光通信等领域中。

例如,偏振片可以用于调节显示屏的亮度和对比度,以及减少反光和反射。

偏振光还可以用于测量物质的性质,例如石英晶体的双折射现象。

总结起来,波动光学理论是物理学中研究光波传播和与物质相互作用的重要理论,它包括波的性质、光的干涉与衍射以及光的偏振等方面。

波动光学的研究对于理解光的行为和光学现象具有重要的意义,也促进了光学技术的发展与应用。

随着科技的进步,波动光学理论将会在更多的领域中得到应用和拓展。

波动光学光的偏振课件

波动光学光的偏振课件
详细描述
双折射是指光线在某些特定物质中传播时,由于电磁波的振动方向不同而产生不同的折射现象。实验 中,学生可以使用不同的晶体材料,如方解石、石英等,观察到光的双折射现象,并了解双折射的原 理。
光的偏振态实验
总结词
通过测量偏振光的光强分布,理解偏 振光的性质。
详细描述
实验中,学生可以使用偏振片和检偏 器来测量偏振光的光强分布。通过旋 转检偏器,学生可以观察到光强的变 化,从而理解偏振光的不同状态和性 质。
研究光的偏振状态和偏振光学元件的 应用,用于改善光学系统的成像质量 、提高光学信号的传输效率等。
衍射光学
利用光的衍射现象来设计光学元件和 系统,实现光束的聚焦、分束、成像 等功能,是现代光学和光电子技术的 重要基础。
波动光学的发展
波动光学的发展与光学技术和应用密 切相关,随着光学材料、光学仪器和 光电子技术的不断进步,波动光学的 研究和应用领域也在不断拓展。
除了实验测量外,还可以使用计算机模拟和数学模型来预测和解释光的 偏振行为。这些方法可以帮助我们更好地理解光的波动性质和光学现象 。
04
偏振光干涉
干涉现象
01
02
03
干涉现象
当两束或多束相干光波在 空间某一点叠加时,光波 的振幅会发生变化,产生 明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
相干光波、有相同的频率 、有恒定的相位差。
偏振光可以反映物质的电磁性质和光学性质,有助于深入理解光 与物质相互作用的机制。
提高光学仪器性能
利用偏振光可以优化光学仪器的性能,提高成像质量和使用效果。
推动科技发展
偏振光在光学通信、生物医学、物理实验等领域具有广泛的应用前 景,对推动相关领域的发展具有重要意义。

波动光学第8讲——双折射产生偏振光椭圆偏振光和圆偏振光、波片、偏振光的干涉

波动光学第8讲——双折射产生偏振光椭圆偏振光和圆偏振光、波片、偏振光的干涉

sin i const sin re

自然光 n1 n2 (各向异 性媒质)
i ro re e光
o光
e 光折射线也不一定在入射面内。
o 光和 e 光均为线偏振光。振动面互相垂直
二.晶体光轴、主平面
1.晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射, 该方向称为晶体的光轴。
注意
◆沿光轴方向 o 光和 e 光在的传播速率相等
设想在晶体内有一子波源,由于晶体的各向异性性 质,从子波源将发出两组惠更斯子波. 光轴
◆一组是球面子波,表示各方向光速相等, 相应于寻常光(o 光),并称为o 波面; ◆另一组的波面是旋转椭球面,表示各 方向光速不等,相应于非常光线(e 光),称为e 波面。 由于两种光线沿光轴方向的速 率相等,所以两波面在光轴方向相切, 在垂直光轴方向上,两光线传播速率 相差最大
则变成正椭圆偏振光。
2 o
2 e
其它值,
b) 二分之一波片 半波片, (
/2 片 ) 入射光通过后,使透射的 o光和 e光产生固定 的相位差: (2k 1) 或固定的光程差: 的波片 . (2k 1) / 2 (k 0,1,2, ) 2k 1 ; / 2 片的厚度: 1 / 2 d no ne 2 / 2 片的最小厚度: A Ae 1 . (d 1 / 2)min Ae no ne 2
1.光的双折射现象
一束光射入各向异性媒质时,折射光分成两束的现象
2. 寻常光o,非常光e 在上述实验中转动晶体, 折射光传播方向不变的那束光称为寻常光o ; 随着晶体转动传播方向改变的那束光称为非常光e
e光 o光
寻常光(o光)遵从折射定律;

2020年高中物理竞赛辅导课件:波动和光学(光的偏振)02反射光和折射光的偏振(共14张PPT)

2020年高中物理竞赛辅导课件:波动和光学(光的偏振)02反射光和折射光的偏振(共14张PPT)
e.g. 从空气到水(n2=1.33):iP=53
从水到空气:iP =37
应用:玻璃片堆 ······iP ························
线偏振光
近似线偏振光 激光器中: Brewster windows
*§5.4 双折射 (Birefringence)
空气 晶体
——双折射现象
2020
全国高中生物理学奥林匹克竞赛
普通物理学
(含竞赛真题练习)
§5.3 反射光与折射光的偏振 (Polarization of Reflected and Refracted Light)
以自然光入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ:
••
n1
••
i
•• ••
n2
r

入射角
反射光
折射光
0
自然光
自然光
iP (起偏角) 其它角
线偏振光 (E)
晶体的主折射率:no 、ne
no——o光的折射率 ne——e光沿垂直于光轴的方向传播
时的折射率
SUMMARY
⒈五种偏振类型
⒉马吕斯定律
I0
I = I0cos2
⒊布儒斯特定律
n•1• • iP • • •
n2
r

tgiP
n2 n1
iP+ r = 90
*⒋光的双折射 ⑴名词 光轴,单轴晶,双轴晶,主平面 ⑵单轴晶 o光、e光的性质 主折射率no、ne
原因:沿晶体中任一方向只能存在两支振 动方向相互垂直、折射率一般不同 的线偏振光。
⒈晶体的光轴
——晶体中的特殊方向,沿该方向传播的 两支光波的折射率相等。
⒉晶体的光学分类 ①光学均匀体——光学性质与非晶体相同

光的偏振与双折射解密光的振动特性

光的偏振与双折射解密光的振动特性

光的偏振与双折射解密光的振动特性光是一种电磁波,作为一种波动现象,具有振动特性。

光的振动方向是指光波电场变化的方向。

光的振动可以是沿着任意方向,但是在许多情况下,光波的振动方向会受到影响,其中一种重要的现象是光的偏振和双折射。

一、光的偏振现象1. 偏振光的定义光线在传播过程中,其振动方向只在一个特定的平面上振动,这种光称为偏振光。

在偏振光中,只有振动方向与某一平面垂直的光能够通过偏振器。

2. 偏振光的产生偏振光的产生可以通过自然光经过偏振器滤波得到,也可以通过其他的物理现象产生,例如布儒斯特角反射。

3. 偏振器和偏振光的性质偏振器是一个能够选择性通过某个特定方向的光的器件。

当自然光通过偏振器时,垂直于偏振器所允许的唯一振动方向的光被选择性地通过,而其他方向的光则被阻挡。

二、双折射现象1. 双折射的定义双折射是指当光线传播到某些特殊的晶体材料中时,光线会分为两束,沿不同的路径传播。

这种现象也称为光的波面分裂。

2. 双折射的产生双折射是由于晶体结构的对称性导致的。

在一些晶体中,光沿着晶体的不同轴向传播时,会遵循不同的折射定律,从而产生双折射现象。

3. 双折射的性质双折射会导致入射光在晶体内发生方向的改变,使得光线变得有两个不同的传播方向。

这种现象不仅存在于晶体材料中,也可以在一些特殊的非晶体材料中观察到。

三、光的振动特性解密1. 光的振动方向与电场在光学中,振动方向的概念与电场方向紧密相关。

光波电场的振动方向决定了光的偏振方向,而光线的传播方向与电磁场的传播方向保持一致。

2. 光的振动特性与介质相关光的振动特性可以通过介质的性质来解释和调控。

不同的介质对光的传播和振动方向会产生不同的影响,从而实现对光的偏振特性的调节。

3. 光的偏振与实际应用光的偏振性质在许多领域中有着广泛的应用,例如光学器件、通信技术、显示技术等。

通过对光的偏振进行精确控制和调节,可以实现更多的光学效应和功能。

综上所述,光的偏振和双折射现象揭示了光的振动特性。

大学物理光学与波动

大学物理光学与波动

大学物理光学与波动在大学物理课程中,光学与波动是一个重要的研究领域。

光学研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象,而波动研究波的特性和传播规律。

本文将从不同角度探讨大学物理中的光学与波动。

一、光的传播与光速度光的传播是指光在真空和介质中的传播过程。

根据光的波动理论,光是一种经典电磁波,具有特定的波长和频率。

光的传播速度通常用光速来表示,即299,792,458米每秒。

光速的确定为物理学提供了一个重要的基准,也被用来定义其他基本物理量(如电磁学中的电磁波速度)。

二、光的反射和折射光的反射是指光从一个介质界面上的入射角等于反射角的现象。

根据斯涅尔定律,光在两个介质交界处发生折射时,入射角、折射角和两个介质的折射率之间存在一个数学关系。

这个关系可以用来解释光在水中折射时出现的折射现象。

三、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相互叠加形成明暗相间的干涉条纹的现象。

光的干涉现象可以通过杨氏实验来观察和解释。

光的干涉现象在光学中具有重要应用,如干涉仪、薄膜干涉等。

光的衍射则是指光通过一个或多个小孔或尺寸比光的波长大得多的孔径时,光波发生弯曲和重新扩散的现象。

衍射现象可以用夫琅禾费衍射公式来计算和描述。

四、光的偏振与波片偏振光是指只在一个特定方向上振动的光。

偏振光的特点是具有固定的振动方向,可以通过使用波片(如偏振片)来实现对光的偏振处理。

波片是一种光学元件,可以选择性地使特定方向的光通过,而阻止其他方向的光通过。

五、声波与光波除了电磁波中的光波之外,波动学还研究其他类型的波,比如声波。

声波是一种机械波,是由物体的振动引起的压力变化在介质中传播而成的。

与光波不同,声波需要介质提供承载的媒介来传播。

总结:光学与波动作为大学物理的重要内容,涵盖了光的传播、反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象以及其他类型的波动现象。

通过研究光学与波动,我们可以更好地理解光的性质、波的传播规律和光与物质之间的相互作用。

在应用方面,光学与波动在激光技术、光纤通信、光学显微镜等领域都有广泛的应用。

光的偏振、反射和折射产生偏振和双折射现象

光的偏振、反射和折射产生偏振和双折射现象

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
3/28
4. 椭圆偏振光和圆偏振光 光矢量末端的运动轨迹是椭圆或圆。
椭 圆 偏 振 光 圆偏振光
线偏光
在迎光矢量图上,光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为 左旋偏振光;沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。
4/28
§14.11 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
19/28
光轴
102 78
o o
78 102
o
o
光轴
(o光振动垂直o 光主平面)
光轴在入射面时, o 光主平面和 e 光主平面重合, 此时 o 光光振动和 e 光光振动相互垂直。一般情况下,两个主平面夹角很小,故可认 为 o 光振动和 e 光振动仍然相互垂直。
5. 正晶体、负晶体 o 光:
u
no =
1. 光轴平行入射面,自然光斜入射负晶体中
B
·
·
光轴
·
A
光轴
· · ·
·
B'
方解石
·
o光 e光
·
2. 光轴平行入射面,自然光垂直入射负晶体中
光轴
· ·
· · ·
方解石
光轴
o光
22/28
e光
o光
e光
3. 光轴平行晶体表面,自然光垂直入射
· ·
o光
· ·
e光
·
·
e光
· · ·
o光
此时,o, e 光传播方向相同,但传播速度不同。从晶体出 射后,二者产生相位差。
线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的光振动均可分解为两个相互垂直 同频率相差恒定线偏振光振动的合成 x = A1 cos wt 对线偏振光,刚入射时相差为 Dj i = π 或 0 垂直入射波晶片后,分解为振动方向相互垂直的 o 光和 e 光,取 x 轴方 向为 o 光振动方向,y 轴方向为 e 光振动动方向

光的偏振与双折射现象

光的偏振与双折射现象

光的偏振与双折射现象光是一种电磁波,可以表现出多种性质,其中偏振和双折射现象是光学中的重要现象。

本文将介绍光的偏振和双折射现象的原理与应用。

一、偏振现象偏振是指光波传播过程中,光的振动方向发生了限制或者变化的现象。

光的偏振可以通过偏光片来实现。

偏光片是一种特殊的光学材料,可以选择性地传递特定方向上的光振动,而将其他方向上的振动滤除掉。

常见的偏光片有偏振片和偏振镜。

偏振现象的应用十分广泛。

在摄影领域,使用偏振镜可以有效地减少光的反射,增强色彩鲜艳度和对比度。

在液晶显示领域,液晶屏通过对光进行偏振来实现显示效果。

此外,偏振现象也在光通信、材料研究和光学器件制造等领域得到广泛应用。

二、双折射现象双折射现象是指光在某些特定材料中传播时,分裂成两个独立的光线的现象。

这是由于这些材料的晶体结构对于光波的传播方向有特殊的影响。

双折射现象也称为光的双折射或者倍频效应。

双折射现象最早被发现于石英晶体。

当光通过石英晶体时,会分裂成一个普通光线和一个额外光线,它们分别遵循普通折射定律和额外折射定律。

这两条光线有不同的折射率和传播速度,因此会呈现出不同的传播路径和相位差。

这种现象可以被用来制造光学器件,如偏光棱镜和波片。

双折射现象在光学领域具有重要应用。

例如,在显微镜中,使用偏光器和波片可以增强对样品内部结构的观察。

在激光技术中,偏折光的双折射可以用来改变激光的传输特性和调节光强。

总结光的偏振和双折射现象是光学中的重要现象。

它们不仅有基础研究意义,而且在光学器件和技术应用中起到重要作用。

深入了解和掌握光的偏振和双折射现象,将有助于我们更好地理解光的本质和应用。

波动光学_精品文档

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波动光学第一节 光的干涉一、光波的相干叠加1、光波叠加原理:每一点的光矢量等于各列波单独传播时在该点的光矢量的矢量和。

2、光波与机械波相干性比较:(1)相同点:相干条件、光强分布。

(2)不同点:发光机制不同。

3、从普通光获得相干光的方法:(1)分波阵面法:将同一波面上不同部分作为相干光源。

(2)分振幅法:将透明薄膜两个面的反射(透射)光作为相干光源。

4、光程与光程差:(1)光程:即等效真空程:Δ=几何路程×介质折射率。

(2)光程差:即等效真空程之差。

5、光程差引起的相位差:Δφ=φ2-φ1+λ∆∏2,Δ为光程差,λ为真空中波长。

(1)Δφ=2k ∏时,为明纹。

(2)Δφ=(2k+1)∏时,为暗纹。

6、常见情况:(1)真空中加入厚d 的介质,增加(n-1)d 光程。

(2)光由光疏介质射到光密介质界面上反射时附加λ/2光程。

(3)薄透镜不引起附加光程。

二、分波面两束光的干涉1、杨氏双缝实验:(1)Δ=±k λ时,(k=0,1,2,3……)为明纹。

Δ=±(2k-1)2λ时,(k=1,2,3……)为暗纹。

(2)x=λdD k ±时,为明纹。

x=2)12(λd D k -±时,为暗纹。

(k=0,1,2,……) (3)条纹形态:平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹。

(4)条纹亮度:Imax=4I1,Imin=0.(5)条纹宽度:λdD x =∆. 2、其他分波阵面干涉:菲涅耳双棱镜、菲涅耳双面镜。

三、分振幅干涉1、薄膜干涉:2sin 222122λ+-=i n n e Δ反(2λ项:涉及反射,考虑有无半波损失) 透Δi n n e 22122sin 2-=(无2λ项) 讨论:(1)反Δ/透Δ=k λ时,(k=1,2,3……)为明纹,(2k+1)2λ时,(k=0,1,2……)为暗纹。

(2)等倾干涉:e 一定,Δ随入射角i 变化。

(3)等厚干涉:i 一定,Δ随薄膜厚度e 变化。

波动光学中的偏振与衍射现象

波动光学中的偏振与衍射现象

波动光学中的偏振与衍射现象光是一种电磁波,它在传播过程中会发生许多有趣的现象。

其中,偏振与衍射是波动光学中的两个重要概念。

本文将深入探讨这两个现象,并介绍它们在波动光学中的应用。

一、偏振现象偏振是指光波中电场矢量的振动方向。

一般来说,自然光是无偏振光,即电场矢量在空间中的振动方向是随机的。

然而,通过一些特殊的装置,我们可以将自然光转化为偏振光,使电场矢量只在一个确定的方向上振动。

最常见的偏振装置是偏振片。

偏振片是由一些有规则排列的分子构成的,它们只允许某个特定方向的电场矢量通过,而将其他方向的电场矢量吸收或减弱。

通过旋转偏振片的方向,我们可以改变通过它的偏振光的振动方向。

偏振现象的应用广泛。

例如,在光学显微镜中,通过使用偏振光源和偏振片,可以观察到材料的偏振光学性质,从而获得更多关于材料的信息。

此外,偏振现象还被广泛应用于光通信、光储存等领域。

二、衍射现象衍射是光波在遇到障碍物或通过小孔时发生的弯曲和扩散现象。

当光波通过一个小孔时,它会在背后的屏幕上形成一系列明暗相间的环形条纹,这就是衍射图样。

衍射现象的产生是由于光的波动性质。

当光波通过小孔时,它会沿着不同的方向传播,然后在屏幕上相互干涉。

这种干涉现象导致了衍射图样的形成。

衍射现象有许多重要应用。

例如,在光学中,我们可以通过观察衍射图样来测量物体的尺寸和形状。

此外,衍射现象还被广泛应用于光学信息处理、激光技术等领域。

三、波动光学中的偏振与衍射的关系在波动光学中,偏振与衍射是密切相关的。

当偏振光通过一个小孔时,它会在屏幕上形成一个偏振光的衍射图样。

这是因为偏振光的电场矢量只在一个确定的方向上振动,导致了衍射图样的形成。

另一方面,衍射现象也可以用来分析和测量光的偏振性质。

通过观察衍射图样的形态和特征,我们可以推断出光的偏振方向和偏振状态。

波动光学中的偏振与衍射现象的研究不仅有助于我们更深入地理解光的性质,还为光学应用提供了新的思路和方法。

例如,在光通信领域,通过控制光的偏振和衍射特性,可以实现更高速率和更稳定的光通信系统。

波动光学_07_光的反射和双折射产生的偏振

波动光学_07_光的反射和双折射产生的偏振
i0 —— 布儒斯特入射角
布儒斯特定律的应用 —— 激光谐振腔、偏振光的输出 以及偏振光的获得
第七讲 光的反射和双折射产生的偏振_20140220 XCH
波动光学 - 大学物理
3 玻璃堆起偏
在布儒斯特角入射时获得的反射偏振光强度较弱 较强的折射光是部分偏振光
—— 把许多相互平行的玻璃片组装在一起形成玻璃堆 —— 最后反射光和出射光均为偏振光
而产生双折射现象,称 为克尔效应。
第十四章 光的偏振—大学物理2
14.4.4 旋光效应 线偏振光通过某些透明物质时,会发生偏振面的旋转, 称为旋光现象。 能产生旋光现象的物质称做旋光物质,如石英晶体, 糖溶液等。
第十四章 光的偏振—大学物理2
作业:单元七 单元六
下周一请带上册书,
预习“第四章相对论”
—— 反射光为线偏振光,振动方向垂直于入射面
第七讲 光的反射和双折射产生的偏振_20140220 XCH
波动光学 - 大学物理
反射光与折射光的夹角 i0 90 应用折射定律 n1 sin i0 n2 sin
0
n1 sin i0 n2 sin(90 i0 )
0
n2 tan i0 n1
应用折射定律 n1 sin i n2 sin
n1 sin(900 ) n2 sin
n1 tan n2
第七讲 光的反射和双折射产生的偏振_20140220 XCH
36056
波动光学 - 大学物理
36056
水和玻璃表面上
n3 tan i2 n2
i2 48026
明材料(如塑料、玻璃
等),若内部存在应力 ,它就会呈现出各向异 性,当光入射时,也会 产生双折射现象,称为 光弹性效应
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正晶体(石英) 负晶体(方解石)
vo ve
vo ve
c o光折射率 n0 vo
c e光折射率 ne ve
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3 晶体中波面的确定
自然光入射双折射晶体,光轴在反射和折射面内
根据惠更斯原理
可确定o光和e光 在晶体中的传播方向 t=0时刻的波面: AC t=t时刻:
c o光波面为Wo, 晶体中o光沿入射光方向传播 no vo e光波面为We,晶体中e光沿入射光方向传播 n c e vo
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4 尼科耳棱镜
—— 利用双折射晶体制成偏振片 —— 取一块长度约为宽度3倍的冰洲石晶体
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光 的 反 射 和 第 双 七 折 讲 射 产 生 的 偏 振
01 反射和折射时光的偏振 1 反射和折射光的偏振 2 布儒斯特定律 02 光的双折射
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01 反射和折射时光的偏振
1 反射和折射时光的偏振
o光的波面为DE, 在晶体中o光的传播方向为AE
e光的波面为DF,在晶体中e光的传播方向为AF
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自然光垂直入射双折射晶体表面 光轴平行于晶体的表面 且与入射光垂直 t=0时刻的波面: CC’ t=t时刻:
符合折射定律 —— 折射光在入射面内
对于给定介质,折射率为常数
各种偏振态的光均满足以上特点 各向异性介质中 —— 光的速度与传播方向和偏振态有关
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1 晶体双折射现象 双折射 —— 自然光入射各向异性介质(方解石, 石英) 在介质内部的折射光分为两束光
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3) 出射晶体后__两束光除了振动方向不一样之外
其它性质完全相同 —— 不再分为o光和e光
光轴 —— 晶体中不发生双折射的方向
单轴晶体 —— 方解石 石英 红宝石 双轴晶体 —— 云母 硫磺 黄玉
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主平面 —— 光线和晶体光轴构成的面
o光的主平面 —— o光振动方向垂直于主平面
e光的主平面 —— e光的振动方向在主平面内
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2 单轴晶体中的波面 o光和e光在晶体中的波面分别是球面和旋转椭球面
—— 沿对角线切开用加拿大树胶将两块冰洲石粘接起来
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加拿大树胶的折射率 no nC ne
—— 自然光在合适的角度入射尼科尔棱镜
—— o光在树胶界面发生全反射,被四周涂黑物质吸收
—— e光通过尼科尔棱镜
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5 渥拉斯顿棱镜
两块直角冰洲石晶体构成 —— 两部分光轴相互垂直 自然光垂直于ABC光轴方向入射 在晶体内部分为o光和e光 传播方向一致、速度不同 o光和e光进入BCD后属性发生变化 o光变成e光,e光变成o光
i0 —— 布儒斯特入射角
布儒斯特定律的应用 —— 激光谐振腔、偏振光的输出 以及偏振光的获得
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3 玻璃堆起偏
在布儒斯特角入射时获得的反射偏振光强度较弱 较强的折射光是部分偏振光
—— 把许多相互平行的玻璃片组装在一起形成玻璃堆 —— 最后反射光和出射光均为偏振光
由几何关系可知
900 (900 i2 )
水面和玻璃之间的夹角 i2 11030
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02 光的双折射
各向同性介质中 —— 光的速度与传播方向和偏振态无关
波面 —— 球面或平面,传播方向与波面垂直
—— 自然光在各向同性的
两种介质表面反射和折射
光传播方向和偏振态变化
—— 反射光和折射光均为部分偏振光 当反射光与折射光的方向垂直时,反射光为线偏振光
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Байду номын сангаас
2 布儒斯特定律
——
当反射光与折射光的夹角为900时
i0 900
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方解石是双折射晶体, 透过方解石可以看到物体的双重影像
第十四章 光的偏振—大学物理2
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双折射光束特征
1) 两束光均为线偏振光 2) 遵循折射定律的一束光 — o光 不遵守折射定律的一束 — e光
—— 在介质中 o光和e光传播速度不一样
应用折射定律 n1 sin i n2 sin
n1 sin(900 ) n2 sin
n1 tan n2
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水和玻璃表面上
n3 tan i2 n2
i2 48026
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自然光从空气(n1=1.0)射入水中(n2=1.33),
再入射在玻璃(n3=1.50)表面。 在水面和玻璃表面上的反射光均为线偏振光,
求水面和玻璃之间的夹角。
0 空气和水面上i 90
—— 反射光为线偏振光,振动方向垂直于入射面
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反射光与折射光的夹角 i0 90 应用折射定律 n1 sin i0 n2 sin
0
n1 sin i0 n2 sin(90 i0 )
0
n2 tan i0 n1
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