《大学物理》课程PPT教学课件：第四篇 振动与波动 第十五章 波的干涉、衍射和偏振（15.5）光的偏振（续）

第四篇振动与波动 第15章波的干涉、衍射和偏振 第3A 本章共8讲

? 本章共8讲 第四篇 振动与波动 第15章 波的干涉、衍射和偏振

§15.5光的偏振(续) 偏振现象 二、光的五种偏振态 、起偏方法及规律 1利用光在两种介质界面上的反射和折射: 布儡斯特定律 2利用光在各向异性介质中的传播 偏振片,马吕斯定律 3利用光在各向异性介质中的传播: 双折射起偏

二、光的五种偏振态 三、起偏方法及规律 一、偏振现象 1.利用光在两种介质界面上的反射和折射： 布儒斯特定律 2.利用光在各向异性介质中的传播： 偏振片， 马吕斯定律 §15.5 光的偏振（续） 3.利用光在各向异性介质中的传播: 双折射起偏

°双折射现象: 光进入各向异性介质时,介质中出现两条折射光线。 方解石晶体 线偏振光 ∠方解石晶体 透过方解石晶体看到 双斤射蠍 纸面上字迹的双重像 纸面

•双折射现象： 光进入各向异性介质时，介质中出现两条折射光线。 方解石晶体 e光 o光 线偏振光 折射现象 方解石晶体 双 纸面 透过方解石晶体看到 纸面上字迹的双重像

Q、e光均为线偏振光: 寻常光o 非常光e 遵守折射定律,不遵守折射定律, 在入射面内-般不在入射面内 SInt SIn n0=恒量 =n,≠恒量 y SIn 原因:晶体各向异性 C O光在各方向传播速率0相同 no 恒量 e光在不同方向上传播速u不相同n2=≠恒量

o、e 光均为线偏振光： i    o e o e   寻常光 o 遵守折射定律， 在入射面内 = 0 = 恒量 sin sin n i  非常光 e 不遵守折射定律， 一般不在入射面内 =  恒量  ne i sin sin 原因：晶体各向异性 O光在各方向传播速率u0相 同 = =恒量 0 0 u c n e光在不同方向上传播速率ue不相同 = 恒量 e e u c n

个重要概念 (1)晶体的光轴 晶体内的∫该方向上 特殊方向垂直于该方向与n差别最大 (e光主折射率) 晶体内沿光轴方向传播的光不发生双折射 单轴晶体(如方解石、石英、红宝石..) 分类 双轴晶体(如云母、硫磺、蓝宝石) (本课程只讨论单轴晶体) 正晶体(如石英)0>ll,1one

•几个重要概念 (1)晶体的光轴： 晶体内沿光轴方向传播的光不发生双折射 晶体内的 特殊方向 该方向上 u0 = ue 垂直于该方向 u0 与ue 差别最大 （e光主折射率） 分类 单轴晶体（如方解石、石英、红宝石…） 双轴晶体（如云母、硫磺、蓝宝石） （本课程只讨论单轴晶体） （非光轴方向） u0  ue n0  ne , u0  ue n0  ne , 正晶体（如石英） 负晶体（如方解石） 分类

o光波面:球面 e光波面:旋转椭球面广光轴方向相切(un=n,) 光轴 正晶体u。>u2 负晶体u<l2 (2)晶体的主截面: 光轴与晶面法线组成的平面 入射线在主截面内时,两条折射线均在主截面内

正晶体 uo > ue 负晶体 uo < ue 光轴 uo ue * * uo ue o光波面：球面 e光波面：旋转椭球面 光轴方向相切 ( ) uo = ue (2)晶体的主截面： 光轴与晶面法线组成的平面 入射线在主截面内时，两条折射线均在主截面内

(3)光线的主平面: 折射光与光轴构成的平面 0光振动它的主平面一般,二者主平面不重合 e光振动∥它的主平面0、e光振动不垂直 特例:当入射光在主截面内时 入射面 光轴 主截面 重合 入射线均在同平面 o光 o、e光主平面 e光 0光⊥主截面二者互相垂直 e光∥主截面

(3)光线的主平面： 折射光与光轴构成的平面 o光振动⊥ 它的主平面 e光振动//它的主平面 一般，二者主平面不重合 0、e光振动不垂直 特例： 当入射光在主截面内时 入射面 主截面 o、e光主平面 重合 光轴 入射线 o光 e光 均在同一平面 光 主截面 光 主截面 e // o ⊥ 二者互相垂直

用惠更斯原理解释双折射 (1)自然光垂直入射晶面 (a)a,e光不重合 两条折射线 (b2e光方向但有光程差,(c)a,e重合无双折射 有双折射 B OE O.e 0,e 光轴

•用惠更斯原理解释双折射 (1)自然光垂直入射晶面 o, e光不重合 两条折射线 (a) (b) (c)o, e光重合无双折射 o, e光同方向,但有光程差， 有双折射

(2)自然光斜入射晶面 e,o光不重合,出现两条折射线。 B 光辅 光轴 (d)ei (e) 小结: 1)光在晶体内沿光轴传播,无双折射 2)i=0,并垂直于光轴入射, 0、e光有相位差,传播方向相同 3)其余情况均得两束分开的线偏振光

(2)自然光斜入射晶面 e , o光不重合，出现两条折射线。 (e) (d) 1)光在晶体内沿光轴传播，无双折射. . 2) 0, 、 光有相位差，传播方向相 同 并垂直于光轴入射， o e i = 3) 其余情况均得两束分开的线偏振光. 小结：

利用双折射起偏 (1)尼科耳棱镜 光轴 1.65 148 自然光∥48 方解石 加拿大树胶:n=153 树胶e光通过,o光全反射 2)格兰—汤姆逊棱镜 玻璃n=1.655 o光通过 计计H};}}!方解 1i计e光全反射 胶合剂n=1.655方解石n=16584;n2=1.4864

•利用双折射起偏 (1) 尼科耳棱镜 加拿大树胶：n =1.53 no = 1.65 ne = 1.48 e光通过，o光全反射 自然光 方解石  22 树胶 （2) 格兰——汤姆逊棱镜 方解石 no = 1.6584;ne = 1.4864 o光通过， e光全反射