第十三章第十三章 光光第六节第六节 光的偏振光的偏振问题：光的干涉和衍射说明光具有波动性，但光波问题：光的干涉和衍射说明光具有波动性，但光波 是横波还是纵波呢？是横波还是纵波呢？什么是横波？什么是横波？什么是纵波？什么是纵波？如何判断某种波是横波，还是纵波？如何判断某种波是横波，还是纵波？据此可以判断某种波是横波，还是纵波？据此可以判断某种波是横波，还是纵波？ 在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上一直线上. . 在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向. .不同的横波振动不同的横波振动方向可能不同方向可能不同机械横波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 在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上，在横波中，各点的振动方向总与波的同一直线上，在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直，据此可以判断某种波是横波，还是传播方向垂直，据此可以判断某种波是横波，还是纵波？纵波？不同的横波振动不同的横波振动方向可能不同方向可能不同一、横波的偏振现象一、横波的偏振现象 图一中是一列横波图一中是一列横波. . 当这列横波穿过两个带有狭缝的当这列横波穿过两个带有狭缝的木板时木板时, , 狭缝的方向与波的振动方向狭缝的方向与波的振动方向相同相同, ,这时横波可以穿过这时横波可以穿过. . 当我们将后一块木板旋转当我们将后一块木板旋转90900 0以后以后, ,我我们发现这时横波就不能再通过了们发现这时横波就不能再通过了. .我们我们把这种现象称为横波的偏振现象把这种现象称为横波的偏振现象. . (图一图一)(图二图二) 图二中，是一列纵波图二中，是一列纵波. . 我们以这列纵波的传播方向我们以这列纵波的传播方向为轴，无论我们怎么旋转第二块为轴，无论我们怎么旋转第二块木板，这列纵波都能通过也就木板，这列纵波都能通过也就是说是说纵波不发生偏振现象纵波不发生偏振现象. . 1 1、定义：偏振现象、定义：偏振现象-在垂直于传播方向的平面上，只沿着一在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的波叫波的偏振现象个特定的方向振动的波叫波的偏振现象 . .2 2、只有横波才有偏振现象、只有横波才有偏振现象、只有横波才有偏振现象、只有横波才有偏振现象3、纵波不发生偏振现象、纵波不发生偏振现象(图二图二) 横波能够发生偏振现象而纵波不能发横波能够发生偏振现象而纵波不能发生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区生偏振现象，这就是横波与纵波的一个区别别. .因此我们要判断一列波是横波还是纵因此我们要判断一列波是横波还是纵波，只要看它能否发生偏振现象就可以啦波，只要看它能否发生偏振现象就可以啦! !(图一图一)只有横波有偏振现象只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题而纵波无偏振问题如何检验光的横波性呢？如何检验光的横波性呢？-用用偏振片偏振片检验检验 通光方向通光方向通通不通不通形象说明偏形象说明偏振片的原理振片的原理通光方向通光方向腰横别扁担进不了城腰横别扁担进不了城门门1、线偏振光、线偏振光线偏振光的图示线偏振光的图示也叫也叫面偏振光面偏振光 偏振光偏振光 完全偏振光完全偏振光二、光源的偏振状态二、光源的偏振状态在纸面内振动在纸面内振动垂直纸面的振动垂直纸面的振动2、自然光、自然光 普通光源发光：普通光源发光：在在垂直传播方向的平面内垂直传播方向的平面内各个方向各个方向的光振动全有的光振动全有各个振动各个振动方向的强度相等方向的强度相等乱乱是各个振动是各个振动的的无规混杂无规混杂如果将这根绳换成细软的弹簧，前后如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成推动弹簧形成纵波纵波，则无论狭缝怎样，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另一侧（如下图）传播到木板的另一侧（如下图） 受上面实验的启发，我们可以利用类似的受上面实验的启发，我们可以利用类似的实实验来判断光波是横波还是纵波验来判断光波是横波还是纵波? ?偏振片偏振片由特定的材料制成，它上面有一由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做个特殊的方向（叫做透振方向透振方向），只有），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片偏振片对光波的作用就像上过偏振片偏振片对光波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样图中的狭缝对于机械波的作用一样 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来做光学实验板，来做光学实验检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器方法：方法： （1 1）用起偏器获取偏振光）用起偏器获取偏振光当只有一块偏振片时，当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强转偏振片，透射光的强度不变度不变当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方平行时，透射光的强度平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一最大，但是，比通过一块偏振片时要弱块偏振片时要弱当两块偏振片的透振方当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零度最弱，几乎为零. .产生上述现象的原因：产生上述现象的原因： 1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做动的光波的强度都相同这种光叫做自然光自然光 . .2 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动这种光叫做只沿着一个特定的方向振动这种光叫做偏偏振光振光横横波波只只沿沿着着某某一一个个特特定定的的方方向向振振动动，称称为为波波的的偏偏振振只只有有横横波波才有偏振现象才有偏振现象3 3、通通过过第第一一个个偏偏振振片片的的偏偏振振光光再再通通过过第第二二个个偏偏振振片片（称称为为检检偏偏器器）时时，如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，那那么么，通通过过第第一一个个偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向平平行行，透透射射光光的的强度最大强度最大4 4、如如果果两两个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，那那么么，偏偏振振光光的的振振动动方方向向跟跟第第二二个个偏偏振振片片的的透透振振方方向向垂垂直直，偏偏振振光光不不能能通通过过第第二二个个偏偏振振片片，透透射射光光的强度为零的强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 光光的的偏偏振振现现象象并并不不罕罕见见除除了了从从光光源源（如如太太阳阳、电电灯灯等等）直直接接发发出出的的光光以以外外，我我们们通通常常看看到到的的绝绝大大部部分分光光，都都是是偏偏振振光光自自然然光光射射到到两两种种介介质质的的界界面面上上，如如果果光光入入射射的的方方向向合合适适，使使反反射射光光与与折折射射光光之之间间的的夹夹角角恰恰好好是是9090，这这时时，反反射射光光和和折折射射光光就就都都是是偏偏振振的的，并并且且偏偏振振方方向向互互相相垂垂直直1、一般入射角的情况、一般入射角的情况反射光反射光 折射光都是折射光都是部分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振动占优垂直入射面振动占优折射光中折射光中平行入射面振动占优平行入射面振动占优2、特殊入射角的情况、特殊入射角的情况1 ) ) 两光偏振状态两光偏振状态反射光反射光 - 完全偏振光完全偏振光折射光折射光 - 部分偏振光部分偏振光2 ) )反射光线与折射光线垂直反射光线与折射光线垂直入射角满足入射角满足 光光的的偏偏振振现现象象有有很很多多应应用用如如在在拍拍摄摄日日落落时时水水面面下下的的景景物物、池池中中的的游游鱼鱼、玻玻璃璃橱橱窗窗里里的的陈陈列列物物的的照照片片时时，由由于于水水面面或或玻玻璃璃表表面面的的反反射射光光的的干干扰扰，常常使使景景像像不不清清楚楚如如果果在在照照相相机机镜镜头头前前装装一一片片偏偏振振滤滤光光片片，让让它它的的透透振振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰三、偏振现象的应用三、偏振现象的应用用偏光镜用偏光镜消除消除了反射偏振光了反射偏振光 使玻璃门内的使玻璃门内的人物清晰可见人物清晰可见玻璃门玻璃门表表面的面的反光反光很强很强用偏光镜用偏光镜减弱减弱了反了反射偏振光射偏振光不加偏振片不加偏振片拍摄，橱窗拍摄，橱窗中景物模糊中景物模糊不清不清加偏振片加偏振片拍摄，景拍摄，景物变清晰物变清晰偏光镜头偏光镜头 立体电影立体电影谢谢!