7.1 光的偏振在线视频

同学们好

今天我们开始讲光的偏振

空山新雨后 天气晚来秋

你看粼粼的波光 闪烁的绿叶

青蛙湿润的皮肤

这些都藏着光的另外一个秘密

那就是这些光都是偏振的

何为偏振

我们知道波按照振动方向

与传播方向之间的关系

可以分为横波和纵波

振动方向与传播方向相互垂直的就是横波

抖动一根绳子我们看到的是横波

横波具有偏振性

如果在传播方向的前方

放一与振动方向平行的狭缝

这个绳上的横波能够通过缝而向前传播

但是如果缝的方向与振动方向是垂直的

波传播到缝上波就通不过去

这种振动方向相对于传播方向的不对称性

就是横波的偏振性

它是横波所独有的现象

光是一种电磁波

而电磁波是电场和磁场

分别在垂直于传播方向的平面内

做振动的结果

因而光波是偏振的

下面我们看偏振光它的分类

普通光源发出的是自然光

它是不同原子发出来的

不同原子发光的频率 振动方向

都是随机的

因而在垂直于传播方向的平面内

各方向的光振动振幅都是相等

因此是不偏振的

自然光可分解为振动方向相互垂直

但取向任意的两个线偏振光

它们振幅相等

但是没有确定的相位关系

强度各占总光强的一半

自然光它的表示

可以用垂直于传播方向的短线

和小圆点来表示

这里短线代表振动方向

平行于我们的屏幕平面

而圆点则代表光振动的方向

是垂直于我们的屏幕平面的

对于自然光来说

短线和原点均匀的间隔

表示它们振动的强度是一样的

因而振幅相等

第二种是线偏振光

在垂直传播方向的平面内

光矢量只沿某一个特定方向振动

这就是线偏振光

也称平面偏振光

这里有个概念叫振动面

指的是光振动的方向和传播方向

所构成的平面就叫振动面

比如这是一种偏振光的表示

一根传播方向的线表示光线

然后小圆点表示这个线偏振光

它的振动方向是垂直于我们的屏幕平面的

因此它的振动面

也是垂直于我们的振动平面

下面这个是光矢量E

平行于我们屏幕平面的线偏振光

第三类是部分偏振光

它是指在不同方向上

光振动的振幅不相等

在某一个方向振幅最大

而在与之垂直的方向上振幅最小

这就是部分偏振光

比如这里第一条在垂直于传播方向上

短线比圆点更少

就表示垂直振动的光

要强于平行振动的光

而下面这个短线比圆点更多

表示平行振动的光比垂直振动的光更强

部分偏振光在自然界广泛地存在

你抬头所见的天光

一眼望去的湖光山色

都是部分偏振光

第四类是椭圆偏振光

这种光的光矢量

在沿着光线前进的同时

绕着传播方向在均匀地旋转

旋转时光矢量的大小也在不断地改变

它的端点就描绘出一个椭圆

根据旋转方向的不同

椭圆偏振光还可细分为

右旋和左旋椭圆偏振光

如果椭圆偏振光

它的光矢量大小在旋转的过程当中

保持不变

这就是第五类叫圆偏振光

椭圆偏振光可以看作

是相互垂直而有一定的相位差的线偏振光

合成的结果

光真是一个精灵

不仅可以跑得飞快

还会踏着旋转的舞步前进