医学物理光的偏振-课件

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1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,ppt课件,,,,,,第十三,章 波动光学,,第三节 光的偏振,一、 自然光和偏振光,二、 马吕斯定律,四、 光的双折射,三、 布儒斯特定律,五、 二向色性和偏振片,,1,ppt课件,光的干涉、衍射 光的,波动性,。,,光的偏振 光波是,横波,。,,,机械横波与,,纵波的区别,,,,,,,,,,,,,机械波穿过

2、狭缝,偏振的概念：,振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振。,偏振现象是横波所特有的。,光是横波，光矢量 的振动方向与光的传播方向垂直，光具有偏振性。,,2,ppt课件,振动面：,指光矢量的振动方向与光传播方向所构成的平面。,,线偏振光,,符号表示,,,,,,,振动面,,,,,,,,1、自然光 偏振光,一、 自然光和偏振光,定义：若光矢量只在垂直于传播方向的一固定方向上振动，即为线偏振光。,线偏振光的振动面是固定的，因此线偏振光又称为,平面偏振光。,面对光的传播方向看光的振动方向：,3,ppt课件,,,,自然光,：普通光源发出的光。,,符号表示,,,,,,自然光在垂直于光的传播

3、方向上，包含了所有方向的光振动，且各方向上光振动的振幅相等，没有哪一个方向的光振动占优势。,自然光,是非偏振光。,自然光的光振动可分解为任意两,,个振动方向相互垂直、振幅相等、无,,固定位相差的光振动。,即一束自然光可分解为,两束,振动,,方向互相垂直，等幅的、不相干的,线,,编振光,。且两束线偏振光的光强相等，,,为自然光光强的一半。,各光矢量间无固定的相位关系 。,,二,互相,垂直方向是任选的,。,4,ppt课件,,部分偏振光,：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光 。,符号表示,,,,,,,一束部分偏振光可分解为两束振动方向互相垂直，振幅不等，无固定位相差的线偏

4、振光。,2、 起偏器与检偏器,,偏振片,：只让沿某一特定方向振动的光通过，而沿与之垂直方向振动的光全部被吸收。这个特定的方向叫偏振片的,透射轴方向,。,检偏器,： 用来检测入射光波是否为偏振光的装置。,,起偏器,： 能够把自然光变成偏振光的装置 。,5,ppt课件,,,起 偏,,透射轴方向,,,,,,,,起偏器,,起偏 ：,从自然光获得偏振光的过程。,,检偏 ：,用另一个与起偏平行放置的偏振片可以检验 入射光是否为偏振光。,6,ppt课件,,,A,B,二、马吕斯定律,马吕斯定律,强度为 的偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为,7,ppt课件,例,1,有两个偏振片,一个用

5、作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们透射轴方向间的夹角为 时 , 一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .,解,设两束单色自然光的强度分别为 和 .,经过起偏器后光强分别为 和 .,经过检偏器后,8,ppt课件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在两块正交偏振片 之间插入另一块偏振片 ，光强为

6、 的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动 透过 的光强 与转角的关系 .,,讨论,9,ppt课件,若,,在 间变化， 如何变化,？,,,,,,,,,,,,,,,,10,ppt课件,,空气,,,,,,,,入射面,入射光线和法线所成的平面 。,反射光,垂直于入射面的振动占优势。,折射光,平行于入射面的振动占优势 。,理论和实验证明,：反射光的偏振化程度与入射角有关 。,,,,,,,,,,1、光反射与折射时的偏振,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,玻璃,,三、 布儒斯特定律,自然光在

7、两种介质的分界面,,上反射和折射时，反射光和折射,,光都将成为部分偏振光。,11,ppt课件,2、布儒斯特定律,（,1812,年）,反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光。,当 时，,1）,自然光以起偏角入射时反射光和折射光互相垂直 。,,,,,,,,,,,,,,,,,玻璃,,,空气,12,ppt课件,,,2）,根据光的,可逆性,，当入射光以 角从 介质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角 .,,,,,,,,,,,,玻璃,,,,,,,,,,,,,,,,,玻璃,,,,,,13,ppt课件,,注意

8、,对于一般的光学玻璃 , 反射光的强度约占入射光强度的,7.5%,, 大部分光将透过玻璃。,,利用,玻璃片堆,产生,线,偏振光,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14,ppt课件,,,,,,,,,,,,,,,,1,空气,,,,,,,,,,,,,,,,,,例,一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角为布儒斯特角 ，问 在界面 2 的反射光是什么光？,,玻璃,2,注意：,一次,,起偏垂直入射面,,的振动仅很小部,,分被反射（约,,15%）所以,反射,,偏振光很弱 。,一,,般应用,玻璃片堆,,产生偏振光,,15,ppt课件,,动 光 学,双折射现象,,,,

9、波,,动 光 学,（一）、双折射的寻常光和非寻常光,,恒量,,,,玻璃,折 射 定 律,,方解石晶体,四 光的双折射,16,ppt课件,光的,双折射现象,指一束光在各向异性介质中折射为两束的现象。,17,ppt课件,,寻常光线（,o,光）,服从折射定律的光线,,非常光线（,e,光）,不服从折射定律的光线,寻常光在入射面内传播，且,其中,n,0,对一定,的介质是一恒量，它不会随入射角的改变而改变。,则 随入射角的改变而改变。,记,e,光通常不在入射面内传播，且,18,ppt课件,,寻常光线,在晶体中各方向上传播速度相同。,,常量,非常光线,在晶体中各方向上传播速度不同,随方向改

10、变而改变。,（二）、光轴 主平面,光在折射率为,n,的介质中传播的速度为：,,1、光轴,,在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象 ，称这一方向为晶体的光轴。,19,ppt课件,注意：,晶体的光轴是指晶体中的一个,特殊方向,。,（1）所有平行于该特殊方向的直线方向均为光轴方向；,（2）当光在晶体中沿光轴方向传播时，不发生双折射现象。且沿光轴方向寻常光和非常光的传播速度相等。,（3）单轴晶体（方解石、石英、红宝石）,,双轴晶体（云母、硫磺）,2、主平面,晶体中任一光线与光轴所构成的平面，称为,,该光线的主平面。,（1）,O,光和,e,光都是线偏振光,（2）,

11、O,光的光振动方向垂直,O,光的主平面；,e,光的光振动方向平行于,e,光的主平面。,（3）通常情况下，,O,光的主平面与,e,光的主平面不重合。,,,晶体光轴在入射面内时,,,两主平面重合,,,两振动方向垂直,.,20,ppt课件,,当光轴位于入射面内时，,,O,光的主平面与,e,光的主平面,,重合。,O,光的振动方向,e,光的,,振动方向垂直。,,,,,,,,光轴,为,e,光的主折射率,（三）、单轴晶体的子波波阵面,为,O,光在晶体中的传播速度， 为,e,光在垂直光轴方向的,,传播速度。,,寻常光,的子波波面是,球面,，,非常光,的子波波面为,旋转椭球,,面,。,的晶体为,正晶体,。

12、,的晶体为,负晶体,。,21,ppt课件,O,光波阵面,,光波阵面,,,,光轴,O,光波阵面,,光波阵面,,,,光轴,正晶体的子波波面,负晶体的子波波面,,在,光轴方向,,O,光和,e,光具有相同的传播速度和折射率,**双折射现象的惠更斯原理,,如书中图,13-26,22,ppt课件,晶体的二向色性,:,,单轴晶体对,o,光和,e,光选择吸收,.,自然光通过这样的晶体片后,,,就变成了偏振光,.,用具有,二向色性的晶体,可以制成,偏振片,,(,起偏器和检骗器,),五 二向色性和偏振片,23,ppt课件,,本章小结,,1,、光的干涉、杨氏双缝干涉,(,重点,),,2,、光程、干涉应用,---,薄膜干涉、等厚条纹,(,劈尖及牛顿环,),,3,、迈克耳孙干涉仪,,4,、光的衍射、惠更斯一菲涅耳原理、单缝夫琅禾费衍射、光学仪器的分辨率,,5,、光栅衍射、平面透射光栅,(,重点,),,6,、光的偏振、自然光和线偏振光、起偏和检偏、马吕斯定律、布儒斯特定律,,24,ppt课件,十三章波动光学作业,;,,13-5 13-7 13-11 13-14 13-16,25,ppt课件,