第12章-2波動光學(xué)

§12-5光的偏振12-5-1自然光與偏振光光是一種電磁波（橫波）。電矢量與磁矢量相互垂直，它們分別又與電磁波的傳播方向垂直。光振動：電磁波的振動。光矢量：電磁波的矢量。自然光：在垂直于光傳播方向上的所有可能方向上，振動的振幅都相等。線偏振光：某一光束只含有一個方向的光振動。振動面：光振動方向與傳播方向所確定的那平面。部分偏振光：某一方向的光振動比與之相垂直的另一方向的光振動占優(yōu)勢。12-5-2偏振片馬呂斯定律偏振片：能吸收某一方向的光振動，而只讓與之垂直方向上的光振動通過的一種透明薄片。偏振化方向：允許通過的光振動方向。偏振片的用途：“起偏”和“檢偏”

自然光起偏偏振光檢偏偏振光馬呂斯定律：光強(qiáng)為I1的線偏振光，透過偏振片后，其透射強(qiáng)度為：結(jié)論：當(dāng)旋轉(zhuǎn)檢偏器一周時，會出現(xiàn)兩次全明和兩次全暗。例13

一束光由自然光和線偏振光混合組成，當(dāng)它通過一偏振片時，發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨偏振片的轉(zhuǎn)動可以變化到五倍。求入射光中自然光和線偏振光的強(qiáng)度各占入射光強(qiáng)度的幾分之幾？解：設(shè)入射光強(qiáng)度：I0；自然光強(qiáng)度：I10；偏振光強(qiáng)度:I20設(shè)通過偏振片后的光強(qiáng)分別為：I

，I1，I212-5-3反射光、折射光及散射光的偏振性反射光的偏振性與入射角有關(guān)。⑴反射和折射光的偏振

布儒斯特定律：當(dāng)自然光以布儒斯特角入射到兩不同介質(zhì)的表面時，其反射光為線偏振光，光振動垂直于入射面。布儒斯特角：駕駛員戴上偏振太陽鏡可以防止馬路反射光的炫目。照相機(jī)安上偏振鏡可以產(chǎn)生不同的效果，看出來了嗎？玻璃堆線偏振光布儒斯特角⑵散射光的偏振性部分偏振光線偏振光自然光空氣分子照相機(jī)安上偏振鏡可以產(chǎn)生不同的效果?！?2-6光的雙折射12-6-1光在晶體中的雙折射方解石晶體的雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象：

一束光進(jìn)入某種晶體后會出現(xiàn)兩束折射光的現(xiàn)象。雙折射材料尋常光線（o光）：恒遵守通常折射定律的光線。非常光線（e光）：不遵守通常折射定律的光線。晶體的光軸：在晶體中的一個特殊的方向，沿該方向不會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。單軸晶體：只有一個光軸的晶體。雙軸晶體：有兩個光軸的晶體。o

光在晶體中各個方向上的傳播速度相同。e

光在晶體中各個方向上的傳播速度不同。正晶體負(fù)晶體光軸光軸晶體對e

光的主折射率：晶體對o

光的主折射率：晶

體none晶

體none方解石1.65841.4864石英1.54431.5534電石氣1.6691.638冰1.3091.313白云石1.68111.500硝酸鈉1.5851.337幾種單軸晶體的折射率（對波長為589.3nm的鈉光）

主平面：晶體中任意一條光線與光軸構(gòu)成的平面。實驗表明：o

光的光振動垂直于它的主平面，e

光的光振動平行于它的主平面。當(dāng)入射光線正好在光軸與晶體表面法線所組成的平面內(nèi)（即光軸位于入射面內(nèi)）時，o

光和e

光的主平面以及入射面三者重合，這個重合面稱為主截面。光軸入射面法線o光的主平面e

光的主平面CAB由惠更斯原理解釋雙折射現(xiàn)象：ooeeo,eo,e12-6-2橢圓偏振光和圓偏振光波片如果兩個同頻率的線偏振光，振動方向相互垂直，只要它們之間存在恒定的相位差，則在一般情況下兩者疊加后其合振動光矢量的端點(diǎn)將描繪出一個橢圓，這樣的光稱為橢圓偏振光。如果合振動光矢量的端點(diǎn)描繪出的是一個圓，則這樣的光稱為圓偏振光。正橢圓線偏振光正橢圓線偏振光四分之一波片：偏振光通過波片后，o光和e光的光程差等于4的奇數(shù)倍。四分之一波片的最小厚度：偏振光通過四分之一波片后出射的是正橢圓偏振光。半波片：偏振光通過波片后，o光和e光的光程差等于2的奇數(shù)倍。半波片的最小厚度：線偏振光通過半波片后出射的o光和e光正好反相位，合成后仍是線偏振光，只是振動方向轉(zhuǎn)過了2。12-6-3偏振光的干涉光干涉的基本條件：頻率相同、振動方向相同以及有恒定的相位差。晶片光軸自然光相位差：說明：第二項則是由于光矢量

和

的反向投影引起的附加相位差。當(dāng)時，干涉加強(qiáng)

時，干涉減弱當(dāng)色偏振：當(dāng)白光照射時，由于偏振光干涉而出現(xiàn)彩色花樣的現(xiàn)象。12-6-4光彈效應(yīng)與旋光現(xiàn)象1.光彈效應(yīng)有些各向同性的非晶體透明材料（如玻璃、塑料等）本無雙折射性質(zhì)，但是當(dāng)它們在受到機(jī)械外力時，其內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力分布，從而導(dǎo)致光學(xué)上的各向異性，出現(xiàn)雙折射性質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為光彈效應(yīng)。2.旋光現(xiàn)象旋光現(xiàn)象：偏振光在通過某些物質(zhì)后，其振動面會以光的傳播方向為軸轉(zhuǎn)過一個角度的現(xiàn)象。旋光物質(zhì)：具有旋光性質(zhì)的物質(zhì)。右旋物質(zhì)：迎著光線射來的方向觀察，振動面按順時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)。左旋物質(zhì)：振動面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)。旋光度（θ）：偏振光通過旋光物質(zhì)后，其振動面轉(zhuǎn)過的角度。旋光度與偏振光通過旋光晶體的距離d

成正比。稱為介質(zhì)的旋光率對于旋光溶液：c為溶液的濃度線偏振光檢偏器起