大学物理偏振

t =t
t=t 时间是绝对的
空间是绝对的
剖析伽利略坐标变换
x=xvt
(1) 同时是绝对的 ——若两事件在某参照系是同时 发生的，则在另一个参照系也是同时的。
y =y z =z t =t
在S 系：事件1 (t1， x1) 事件2 (t2， x2)
若同时, 则 t = t2 t1= 0
在S系中：观测两事件的时刻分别为t1、t2
A
水
面和玻璃板面的反射光都是完全偏振
r iB2
光， 角应是多大？
B
解： tgiB1= n水 iB1=53.12
tgiB2= n玻/n水 iB2=48.69
iB1+r = 90 r =36.88
在ABC中
+(90+r)+(90 iB2) =180
= iB2r =11.81
四. 偏振光的应用 1）防止对面来的灯光耀眼
iB亦为布儒斯特角
iB
•
iB
• •
• •• ••• ••
• •
• •
••
•
• •
• • ••
•
•
••
•
• •
例1.自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光 为完全偏振光，则知折射光为：
（A)完全偏振光且折射角是30°。
（B）部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为 3的介
质时，折射角是30°。
牛顿说：“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着， 并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝 着。”
“绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关， 而永是相同的和不动的。”
绝对时空是低速空间经验的绝对化，当物体的运动速 度接近光速时，上述时空绝对量度的假定就不再成立。
二十世纪初，物理学取得两个伟大成就： 一是研究热辐射问题时，普朗克提出能量子的假设，由此产生 了量子力学。
N
S
•
•
••
•
i10 •
i10 •
•
• • n1
M
n2
r1
N
S
•• • ••
i20 i20
•
•
•
• • n2
M
n1
•
r2
•
•
tgi10
n2 n1
i10 i20
n2 n1
n2 n1 n1 n2
tgi20
n1 n2
例3．有一平面玻璃板放在水中，板面
与水面成 角，设水和玻璃的折射率
iB1
空气
为 n水=1.333和 n玻=1.517。欲使图中水 C
汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜
2）放立体电影 原理：利用人眼的双眼效应
双眼睁开
一只眼睁开， 一只眼闭上。
拍摄：
立体电影原理：
第十四章 相对论
1687年，牛顿《自然哲学的数学原理》问世，标志 经典力学体系的建立。
物体运动虽然在时间、空间中进行，但时间和空间 的性质与物质的运动彼此没有任何联系。
11-12 反射和折射时光的偏振 (反射法)
S
实验表明：
(1) 在反射光中垂直入射面的光振动多于 平行入射面的光振动；在折射光中平行入 M
射面的光振动多于垂直入射面的光振动；
(2) 当入射角i不同时，反射和折射光
中两种光振动之比亦不同！
N
ii n1 n2
r
能否通过改变入射角 i，获得完全偏振光。
一.布儒斯特定律
I0 2 I 5 I0 2
I0I =12
例2．将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化 方向分别与第一个的偏振化方向成角和90角。 (1) 强度为 I0的自然光垂直入射到这一组偏振片上，求经过 每一偏振片后的光强和偏振状态。 (2)如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？
解： (1) 图示偏振状态
sin iB n2 sin r n1 sinr = cosiB
iB+r = 90 3) 应用： ①产生偏振光；
②测媒质的折射率 tgiB=n2/ n（1 测不透明介质折射率）。
三．玻璃片堆（检偏）
tgiB= n (n=1.50, iB56) 对第二面：
iB+iB=90
tg iB(=ctg iB)=1/n
S系
S 系
t =t
结论：时间的测量是绝对的。在同一地点
发生的同一过程所经历的时间在不同参照系的测量结果相同。
(3) 空间间隔的测量是绝对的
Y
Y
x1 u u' x2
x=xvt y =y z =z t =t
X X
x1
S 系测长度 l=x2–x1
S系测长度 l=x2 –x1
x2
注意：水S 系相对棒有相对速
ux u'x' v
d y d y dt dt d z d z
uy uy 或 uy u' y'
uz uz
u
例：一小车以速度 v沿 X 轴运动,人在小车
上打开手电筒,灯光在小车中(S系)以光速 c
传播，则地面的人(S系)测得的光速为多大？
c + v >c
14-1 伽利略相对性原理 经典力学时空观
一．伽利略变换
一个事件在两个惯性系中的时空关系
设有两个惯性参照系S系和S 系，两者满足：
1) 2)
各坐标轴相互平行；
S 系相对S系沿 x轴以
v作匀速直线运动；
某时刻发生在某地 点的一个物理现象
(x,y,z,t)
3) 坐标轴原点O与O点重合时作为公共计时起点。
布儒斯特指出：对入射角iB
tgiB=n2/ n1
(11-38)
反射光成为完全偏振光，其振动方向与入射
面垂直；平行入射面的光振动不能反射。
N
S
•
•
•
•
•
iB •
iB •
•
• • n1
M
n2
r
折射光线仍然是平行多于垂直的部分偏振光。
iB — 布儒斯特角 (起偏振角)
N
tgiB=n2/ n1 二.说明：
（C）部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角。
（D）部分偏振光且折射角是30°。
tgiB tg60
3 n2 n1
n1 sin 60 n2 sin r
sin r n1 sin 60 1
n2
2
r 30
例2.自然光由第一种介质入射到第二种介质时，起偏角为i10 ， 由则第第二二种介种质介入质射是到光第密一介种质介？质时起偏角为i20 ，若i10>i20
第十一章 波动光学
光的偏振
（第五讲）
作业：P170 11-34 11-35 11-36
11-10 光的偏振性 马吕斯定律 一．自然光 E 的振动，在哪个方向都不占优势
••••
••••
• •• •
电矢量对光的传播方向是对称而又均匀分布的 —— 自然光
偏振是横波才有的性质
二．偏振光 1．完全偏振光(线偏振光)
(11-38) 折射方折射率
S
•
•
•
•
•
iB •
iB •
•
• • n1
M
n2
1) 注意公式的物理意义： tgiB=n2/ n1
r
入射方折射率
2) 当入射角为iB时的推论：反射光线与折射光线互相垂直。
由折射定律：
n1siniB= n2sinr
由布儒斯特定律：
tgiB
sin iB cos iB
n2 n1
v 以后不加声明，都是指这样的参照系！y
设在空间P点发生一事件
S
在两坐标系观测该事件的时空坐标为：O
y
vt S
P•
x
x
S：(x,y,z,伽t) 里利略S坐：标(x变,y换,z,t) z
O
z
二者关系为：
绝对时空观
x=xvt
y =y z =z
或:
x=x +vt 为何我们承认这一关系式？
y=y z=z
我们头脑中的经典的时空观。
入射光强 I0=E02 透射光强 I = (E0cos)2
I = I0cos2 ——马吕斯定律 (11-37)
E0 N
O 偏振化方 向
I0为入射偏振光的光强；为入射偏振光振动方向与偏振化方向夹角
I为透射偏振光光强。
1)当 =0 时，I=I0 全通过。 2)当 =90 时，I=0 无光通过 ——消光现象。
S系也是同时的!
由伽利略坐标变换得: t1= t1 t2= t2 t = t2 t1 = t2 t1= 0
(2) 时间间隔的测量是绝对的
设在该点发
在S 系观测：t1t2 时间间隔 t= t2–t1 生一过程
在S 系观测： t1t2 时间间隔 t= t2 –t1
由伽利略变换： t1= t1 t2= t2
1938年，改为把聚乙烯醇薄膜加热，沿一个方向拉长，使其 中的碳氢化合物分子沿拉伸方向形成链状，然后将此薄膜浸入 富含碘的溶液中，使碘原子附着在长分子上形成“碘链”，由此 做成偏振片。
三．起偏 (吸收法)
偏振化方 向
原理：在长分子的“碘链”上，碘原子中的自由电子就可以沿 碘 链自由运动，这样碘链就成了导线，碘链与光振动一致时，电矢 量在“导线当”光中振激动起垂电直流碘，链能时量，转光化振为动焦不耳能热激，起这电时流没因有而光就振能动 无通损过耗偏地振同片过；偏振片。
v c
ux u'x' v
uy u'y'
uz u'z'
X