十波动光学(WaveOptics).pptVIP

第十章 波动光学CHAPTER 10 WAVE OPTICS 第一节 光的干涉 10.1 Interference of Light 一、光的相干性 ( Coherency of light ) 二、光程和光程差(optical path and path difference) 1.光程（ Optical path ） 三、杨氏实验 (Yang‘s experiment) 四、洛埃镜实验（Lloyd mirror experiment） 五、薄膜干涉(film interference） 第二节 光的衍射 10.2 Diffraction of Light 一、单缝衍射(Diffraction by the single slit) 二、圆孔衍射 （diffraction by a circular aperture） 三、光栅衍射(grating diffraction) 第三节 光的偏振 10.3 Polarization of Light） 一、自然光和偏振光（Natural light and polarized light） 2.平面偏振光（ plane polarized light） 三、布儒斯特定律（Brewster Law） 四、光的双折射(birefringence of light ） 五、二向色性和偏振片（dichroism and Polaroid ） 六、物质的旋光性 (optical activity of matter) 偏振光的医学应用 偏光显微镜 旋光计 平面偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光均称为完全偏振光。 自然光称为非偏振光。 以上五种光的振动状态称为光的五种偏振态 它们都可看成是两个频率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、位相相同或位相差恒定的平面偏振光的合成。 部分偏振光可看作是自然光和完全偏振光的叠加。 二、马吕斯定律（Malus law） 1.起偏器（polarizer） 能够把自然光变成偏振光的装置叫做起偏器(polarizer)。用P表示。 2.检偏器(analyser) 用于检测光波是否偏振并确定其振动方向的装置。用A表示。 ▲偏振片（Polaroid）：由自然光获得偏振光的平面片状器件，用P表示。 非偏振光 平面偏振光 透射轴 电气石晶片 能通过光矢量振动的方向叫做偏振片的透射轴。 偏振片既可作为起偏器使用，也可作为检偏器使用。 3.马吕斯定律（Malus law） ▲偏振片起偏： 自然光I0 平面偏振光 I P 光矢量振动方向 (透射轴) ? ? ? 自然光强度为 I0，通过偏振片起偏后变为平面偏振光，其强度I 为 （理想情况） ▲平面偏振光通过偏振片前后的光强关系： 透射轴 ? I0 I 透射轴 E0 ? E=E0cos? 上式称为马吕斯定律 ? 为偏振片前后偏振光振动方向之间的夹角。 ? =0°，I=I0 ? =90°，I=0，消光 0° ? 90° ， I0 I 0 马吕斯定律指出，通过偏振片的偏振光的强度与偏振片的透射轴的方向有关，如果透射轴方向与入射光振动方向之间的角度为θ，则通过它的光强与cos2θ成正比。 4.偏振度（degree of polarization） 描述部分偏振光的偏振程度 的物理量，用P表示 自然光：Imax=Imin，P =0 平面偏振光：Imin=0，P =1 平面偏振光又称为完全偏振光或线偏振光。 例：两块偏振片的透射轴互成90 °角。在它们之间插入另一偏振片，使它的透射轴和第一片的透射轴成45 °角。进入第一偏振片的自然光强度为I0 ，则通过第三块偏振片的光强度I 为： 答案；A I I0 思考 若I 不变 ─ 待检光是什么光？ 若 I 变，有消光 ─ 待检光是什么光？ 若 I 变，无消光 ─ 待检光是什么光？ 以光线为轴转动偏振片 自然光在两种各向同性介质的分界面发生反射和折射时， n2 自然光反射和折射 后产生部分偏振光 n1 i i r 反射光和折射光一般都是部分偏振光。 反射光中垂直于入射面的光振动强于平行入射面的光振动。 在折射光中，平行入射面的光振动强于垂直入射面的光振动。 1.起偏角(polarizing angle) 自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要随着入射角i 发生变化。 反射光和折射光相互垂直时，反射光变为光振动垂直于入射面的完全偏振光，这时的入射角i0称为布儒斯特角或起偏角。 n2 自然光反射和折射 后产生部分偏振光 n1 i i r S 线偏振光 n1 i0 i0 起偏角i0 n2 r0