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大学物理学(下册):马吕斯定律解析

时间:2023-11-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:自然光中电矢量的振动在各个不同方向的强度是相同的,当自然光经过某些仪器后可能变为线偏振光,而一束光是否为线偏振光仅凭人眼无法判断,需要借助一定的仪器进行检验.1)起偏和检偏由自然光获得线偏振光的过程称为起偏,实现起偏的光学元件或装置称为起偏器.自然光通过起偏器后可以转变为线偏振光.检验光的偏振特性的过程称为检偏.用来检偏的光学元件或装置称为检偏器.实际上,凡是可以作为起偏器的光学元件或装置,也都必

大学物理学(下册):马吕斯定律解析

自然光中电矢量的振动在各个不同方向的强度是相同的,当自然光经过某些仪器后可能变为线偏振光,而一束光是否为线偏振光仅凭人眼无法判断,需要借助一定的仪器进行检验.

1)起偏和检偏

由自然光获得线偏振光的过程称为起偏,实现起偏的光学元件或装置称为起偏器.自然光通过起偏器后可以转变为线偏振光.检验光的偏振特性的过程称为检偏.用来检偏的光学元件或装置称为检偏器.实际上,凡是可以作为起偏器的光学元件或装置,也都必然能用作检偏器.

偏振片就是一种常用的起偏器.在自然界有一些晶体有这样的特性,它们可以吸收某一个方向的光矢量,而只让另一方向的光矢量通过,这种性质称为二向色性.例如,硫酸碘奎宁、硫酸奎宁碱晶粒等.例如,可以在透明基片,如硝化纤维塑料片或玻璃上蒸镀上0.1 mm 的硫酸碘奎宁,就制成了起偏器,也称为偏振片.这个透光的方向称为偏振片的透振方向或偏振化方向.用偏振片获得线偏振光时,该偏振片称为起偏器;偏振片也可以检验入射光是否是线偏振光,此时它称为检偏器.起偏器和检偏器是偏振片所起作用不同时的不同名称.如图12.57 所示,P1 和P2 是两块偏振片,其中P1 是起偏器,用来产生线偏振光;P2 是检偏器,用来检验线偏振光.

2)马吕斯定律

在图12.57 中,如果通过P1 的电矢量振幅为A,那么沿第二块偏振片P2 的透振方向的振幅分量是A cos θ,则透射光强为

图12.57 检偏和起偏

当θ=0 时,透射光强最强,为A2.若令I=A2,则上式可改写为

式(12.91)表示线偏振光通过检偏器后的透射光强度随θ 角变化的规律,称为马吕斯定律.

偏振片只允许电矢量沿透振方向的光通过,因此,自然光通过无吸收的理想偏振片后,其强度应减为原来的一半.

例12.16 一束自然光入射到透振方向成60°夹角的两偏振片时,透过的光强为I1,如果其他条件不变,使夹角变为45°,透射光强如何变化?(www.xing528.com)

解 入射光为自然光,光强设为I0,则

夹角变为45°时,则

例12.17 通过偏振片观察一束部分偏振光.当偏振片由透射光强的最大位置转过60°时,其光强减为一半.试求这束部分偏振光中的自然光和线偏振光的强度之比以及光的偏振度.

解 设自然光的强度为In,线偏振光的强度为Ip,则部分偏振光的强度为In+Ip.当偏振片处于透射光强最大位置时,通过偏振片的线偏振光强度为Ip,自然光的强度为In/ 2,则透过的总光强为

偏振片转过60°后,透射光的光强变为

由题意知:I1 =2I2,即

解得

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