09年波动光学偏振.ppt

一、自然光和偏振光 natural light and polarized light 法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。1808年起在巴黎工艺学院工作。1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。 天然晶体偏振器尺寸不大，成本高。现今广泛使用偏振片(使具有二向色性的细微晶粒的光轴在塑料薄膜上定向排列) 光的吸收 比色分析原理 用波长为500nm的单色光，垂直照射到一宽度为0.5mm的单缝上，在缝后置一焦距为0.8m的凸透镜，求中央明条纹和其他明纹的宽度。 * 偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。 光矢量 振动面 v 0 H E 光的偏振态: 光矢量在与光传播方向垂直的 平面内的振动状态。 §10.3 光的偏振 在任何方向E矢量的振幅都相等 自然光 c 分解在两个相互垂直的方向并振幅相等。 线偏振光，圆偏振光、椭圆偏振光 光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。 线偏振光的表示法： 光振动平行板面 光振动垂直板面 部分偏振光：光矢量在某个方向 上最强。 椭圆偏振光：光矢量的末端在垂 直于传播方向的平 面上轨迹是椭圆。 圆偏振光：光矢量的末端在垂直 于传播方向的平面上 轨迹是圆。 偏振片 Polaroid 用来获得(或检查)线偏振光的光学元件 二、起偏和检偏 透光轴： 能使光矢量无损耗通过的那个方向。 透 光 轴 方 向 自然光 偏振片 线偏振光 起偏器(polarizer) ： 检偏器（analyzer ）： 把自然光变为偏振光的装置。 检测光波是否偏振及其确定其振动方向的装置。 马吕斯定律 90 180 270 360 0 马吕斯(Malus,1775-1812) 马吕斯从事光学方面的研究。1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。他研究了光在晶体中的双折射现象，1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振仪器。 90 180 270 360 0 未装偏振片 装偏振片 偏振度P： 部分偏振光： 自然光： 偏振光： 思考题： 自然光变为偏振光时，光强如何变化？ 让一强度为I0的自然光经过三个偏振化方向依此成300的偏振片，求：①最后所得的偏振光强度？②若每个偏振片吸收光强10%，最后所得的偏振光强度？ 某些透明晶体（如方解石、石英等）沿不同方向其光学特性有所不同（各向异性）。 一束单色光入射于这种晶体时会产生两束折射光，称为双折射现象。 透过这种晶体去观察物体会看到双重象。 三 双折射double refraction 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 寻常光与非常光 o、e光的波面 假设方解石内有一单色点光源 S O光波速 在方解石内 波面是球面 各向相等 光波速 在光轴方向等于O光波速 在其它方向大于O光波速 在垂直光轴方向波速最大 波面是椭圆回旋面 回旋轴向为光轴方向 二向色性dichroism 结果可输出线偏振光，但带有较深的黄绿色。 O光 电气石 自然光 一种典型的二 向色晶体，对在晶 体内光振动相互垂直的o、e 两光中的o光有强烈的吸收作用；而对e 光的吸收则相对较少。 线偏振光 e光 C C 二向色晶体（或二向色性晶体）是一种对两相互垂直的光振动中之一具有选择性吸收作用的晶体。 人工方法制成的二向色性多晶体薄膜.在薄膜的垂直方向表现出和单晶体同样的二向色性—— 吸收o 光而通过e光。把这薄膜夹在两片透明塑料片之间, 便成为偏振片, 它轻便、便宜且不难获得大面积. 在汽车前灯及挡风玻璃上安装偏振片, 光能会损失50% 以上。当初的车灯功率是25W , 现在已经达到80W (最大84W , GB1576611- 1995) , 完全可以弥补偏振片带来的光亮损失。由于偏振片的存在, 实际光强为两车不装偏振片的40% ,车灯根本不耀眼了。 6、物质的旋光性 旋光物质：具有旋光性的物质。 偏振光通过物质时振动面发生旋转的现象。 旋光性optical activity ： 能使振动面发生旋转的性质。 dx I I0 x -dI=μIdx I=I0e-μx I=I0e-βcx 朗伯-比尔定律 解： *