光的偏振专题知识专业知识讲座.ppt
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1、本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性,但还不能由此确定光波光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性,但还不能由此确定光波究竞是横波还是纵波偏振现象则是判断光的横波性最有利的实究竞是横波还是纵波偏振现象则是判断光的横波性最有利的实验证据。本章着重讨论偏振光的产生、分析和干涉光的干涉、验证据。本章着重讨论偏振光的产生、分析和干涉光的干涉、衍射和偏振构成了波动光学的基础衍射和偏振构成了波动光学的基础本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。横波:质点振
2、动方向与波的传播方向相横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直垂直的波的波.(仅在固体中传播(仅在固体中传播)特征:具有交替出现的波峰和波谷特征:具有交替出现的波峰和波谷.一、横波和纵波的区别一、横波和纵波的区别偏振偏振本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。纵波:质点振动方向与波的传播方向互相纵波:质点振动方向与波的传播方向互相平行平行的波的波.(可在固体、液体和气体中传播)(可在固体、液体和气体中传播)特征:具有交替出现的密部和疏部特征:具有交替出现的密部和疏部.一、横波和纵波的区别一、横波和纵波的区别偏振偏振本文档所提供的信息仅供
3、参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。波动纵波:传播方向与振动方向一致的波动。如声波。横波:传播方向与振动方向垂直的波动。1、偏振:纵波:包含传播方向的任何平面上,其振动均相同,没有谁更特殊。振动对传播方向具有对称性横波:包含传播方向的平面中,又包含振动矢量的那个平面具有特殊性。振动对传播方向没有对称性振动方向对于传播方向的不对称性,称为波的偏振。只有横波才具有偏振现象。偏振是区别横波和纵波的标志。一、横波和纵波的区别一、横波和纵波的区别偏振偏振本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。n机械横波
4、与纵波的区别机械横波与纵波的区别机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。二、光的偏振性:二、光的偏振性:对于平面电磁波,电场强度对于平面电磁波,电场强度矢量矢量光矢量的振动方向光矢量的振动方向于传播方向垂直。于传播方向垂直。光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的,即光矢量的横向振动状光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的,即光矢量的横向振动状态,相对于传播方向不具有对称性。态,相对于传播方向不具有对称性。这种这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性,称为光的偏振性光矢量的振动相对于传播方向的不对称性,称
5、为光的偏振性。光的偏振性说明光波是横波光的偏振性说明光波是横波 光矢量:在光与物质的相互作用中,(如感光作用和生理效应)主要起 作用是电矢量 ,故称 为光矢量。振动面:光矢量 与传播方向 构成的平面。本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。1、线偏振光、线偏振光(linearpolarizedlight)定义:在垂直于传播方向的平面内,定义:在垂直于传播方向的平面内,光矢量只沿某一个固定方向振动,光矢量只沿某一个固定方向振动,则称为则称为线偏振光线偏振光,光在传播过程中光矢量的振动只限光在传播过程中光矢量的振动只限于某一平面(振动面)
6、内,又称为于某一平面(振动面)内,又称为平面偏振光平面偏振光。三、偏振态的分类三、偏振态的分类符号表示符号表示本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。分解:由于在传播过程中振动矢量的方向始终不变,线偏振光可分解为两束相互垂直的、位相相同的线偏振光。取“+”取“-”1、线偏振光、线偏振光(linearpolarizedlight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。又称非偏振光又称非偏振光(nonpolarizedlight,unpolarizedlight)特点:特点:在
7、所有可能的方向上,光矢量的振幅都相等;在所有可能的方向上,光矢量的振幅都相等;自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光,它们振幅自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光,它们振幅相等,没有确定的相位关系,各占总光强的一半。相等,没有确定的相位关系,各占总光强的一半。自然光的表示方法:圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。自然光的表示方法:圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。.xy2、自然光、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。一个原子:线偏振光一个原子:线偏振光波列波列
8、发光时间发光时间下一次发光下一次发光 :偶然偶然一个原子两次发光比较:一个原子两次发光比较:N N 个原子个原子每个原子之间更无规律可说每个原子之间更无规律可说乱乱 初位相初位相振动方向振动方向波列长度波列长度均不一定相同均不一定相同 同一时刻同一时刻观测大量发光的原观测大量发光的原子发出的大量波列,相互之间子发出的大量波列,相互之间无相位关联,即电矢量对光的无相位关联,即电矢量对光的传播方向是轴对称的。传播方向是轴对称的。同一原子同一原子在一般的观测时间内接受到仍是在一般的观测时间内接受到仍是大量的偏振波列,波列之间无相位关联,即大量的偏振波列,波列之间无相位关联,即在各个方向上电矢量的时间
9、平均值是相等的。在各个方向上电矢量的时间平均值是相等的。空间分布的对称性空间分布的对称性时间分布的对称性时间分布的对称性2、自然光、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。11一个原子一个原子的一次发光一定是偏振光。的一次发光一定是偏振光。能否得到可实用的偏振光?取决于能否得到这样的光源!能否得到可实用的偏振光?取决于能否得到这样的光源!普通光源发光的特点:大量发光的原子和分子组成普通光源发光的特点:大量发光的原子和分子组成每个原子或分子的发光是每个原子或分子的发光是间歇、随机间歇、随机2、自然光、
10、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。n从本质上说,激光是偏振光,但是一般情况下,从本质上说,激光是偏振光,但是一般情况下,激光束中间会包含很多不同的模式,不同的模式激光束中间会包含很多不同的模式,不同的模式可能会有不同的偏振装态,这样就会表现出非偏可能会有不同的偏振装态,这样就会表现出非偏振光的特点,但是这和自然光的非偏振有本质的振光的特点,但是这和自然光的非偏振有本质的区别,对于激光,你可以用合适的偏振器件将不区别,对于激光,你可以用合适的偏振器件将不同偏振状态的模式分开,但是对于自然光则是办
11、同偏振状态的模式分开,但是对于自然光则是办不到的。不到的。2、自然光、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。平均效果:任何方向上有相同的平均振幅和能量,平均效果:任何方向上有相同的平均振幅和能量,没有哪没有哪 个个方向的振动占优势。方向的振动占优势。把自然光中所有方向的振动都投影到相互垂直的两个把自然光中所有方向的振动都投影到相互垂直的两个方向上,这两个方向上的平均振幅相等。方向上,这两个方向上的平均振幅相等。自然光可分解成两个自然光可分解成两个相互垂直相互垂直振幅相等振幅相等无固定位相关系无固定
12、位相关系的线偏振光的线偏振光2、自然光、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。由于无固定位相关系,自然光中的任意两个光矢量不能合成一个矢量。在给定时刻,任一光矢量均可分解为两个相互垂直的分量:非相干叠加2、自然光、自然光:(naturallight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。15/占优占优振动方向随机变化,某一振动方向随机变化,某一方向振幅最大(振动占优势),与方向振幅最大(振动占优势),与其垂直方向振幅最小。其垂直方向振幅
13、最小。=+部分部分偏振光可视为偏振光可视为一个一个平面偏振光和平面偏振光和一个自然光的混合一个自然光的混合部分部分偏振光偏振光的图示法:的图示法:占优占优3、部分偏振光、部分偏振光(partialpolarizedlight)本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。偏振度偏振度1、定义:、定义:若与最大和最小振幅对应的光强分别为若与最大和最小振幅对应的光强分别为Imax和和Imin,则,则偏振度的定义为偏振度的定义为2、光的偏振度、光的偏振度自然光:自然光:Imax=Imin,P=0,偏振度最小;,偏振度最小;线偏振光:线偏振光:Im
14、in=0,P=1,偏振度最大;,偏振度最大;部分偏振光:部分偏振光:0P1。本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。4、椭圆偏振光和圆偏振光:、椭圆偏振光和圆偏振光:圆偏振光圆偏振光线偏光线偏光椭椭圆圆偏偏振振光光在迎光矢量图上,光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为在迎光矢量图上,光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光左旋偏振光;沿顺时针方向旋转的称为;沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光右旋偏振光。光矢量末端的运动轨迹是椭圆或圆。光矢量末端的运动轨迹是椭圆或圆。本文档所提供的信息仅供参考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处
15、,请联系本人或网站删除。起偏的原理起偏的原理:利用某种光学的不对称性利用某种光学的不对称性 偏振片偏振片微晶型微晶型分子型分子型x yzz线栅起偏器线栅起偏器入射入射电磁波电磁波非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片四、四、用反射和折射、二向色性获得偏振光用反射和折射、二向色性获得偏振光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起偏器偏器。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为检偏器检偏器本文档所提供的信息仅供参
16、考之用,不能作为科学依据,请勿模仿。文档如有不当之处,请联系本人或网站删除。191 1、二向色性与偏振片、二向色性与偏振片二向色性:二向色性:某些各向异性晶体某些各向异性晶体对不同方向光振动具有选择吸对不同方向光振动具有选择吸收的性质收的性质天然晶体中,天然晶体中,电气石电气石(六角形(六角形片状)具有最强的二向色性片状)具有最强的二向色性 1mm厚的厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收!电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收!六角形长六角形长对角线方对角线方向为向为光轴光轴EEE光轴:光轴:E E光轴:光轴:吸收很少吸收很少通过较多通过较多通过很少通过很少吸收较多吸收较多自
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