1、波 动 光 学,第 十一章,11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜,杨氏双缝干涉实验,例1（P99）在杨氏双缝干涉实验中，用波长= 589.3nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离 = 800mm，问：1)当双缝间距1mm时，两相邻明 条纹中心间距是多少；2)当双缝间距10mm时， 两相邻明条纹中心间距又是多少.,例2（P99）以单色光照射到相距为0.2mm的双 缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.1)若屏上第 一级干涉明纹到同侧的第四级明纹中心间的距 离为7.5mm,求单色光的波长；2)若入射光的波长为600nm,求中央明条纹中心到最邻近暗纹中 心的距离.,2）所求距离为半个条纹间距，即,例：如图双
2、缝,已知入射光波长为 , 将折射率为 n 厚度为e的介质膜缓慢插入光线 2中 , 则在移动过程中, 问：1）干涉条纹间距是否变化；2）条纹如何移动。,增透膜和增反膜：利用薄膜干涉可以提高光学 器件的透光率。如，照相机镜头等光学元件一 般都采用组合透镜，界面增加，光能的损失随 之增加；为减少因反射而损失的光能，常在透 镜表面镀一层薄膜；若入射光在薄膜上下两表 面的反射因干涉而减弱，由于入射光和反射光 总能量守恒，则透射光增强。这种能减少反射 光强度而增加透射光强度的薄膜，称为增透膜。 同理，利用薄膜干涉可制成增反膜。反射光因 干涉而增强，则反射光强度增加，透射光减弱,例.相机镜头玻璃的折射率n3
3、=1.5,镜头氟化镁膜 的折射率n2=1.38，要使垂直入射波长 的黄绿光最大限度进入镜头，求氟化镁膜的最小 厚度.已知空气折射率n1=1.00。,则在薄膜上下两表面的反 射光2和3都有相位 的跃变 即都有半波损失，所以2光 和3光的光程差为,解：,反射光干涉相消时，黄绿光最大限度进入 镜头，即,k=0时，薄膜有最小厚度，则有,11-4 劈尖 牛顿环,两块平板玻璃之间形成的劈形空气隙，称为 空气劈尖,由劈尖上、下两表面所 反射的光相互干涉，在显 微镜中可以观察到明暗交 替、均匀分布的干涉条纹,一 劈尖,劈尖的干涉条纹：,空气折射率小于玻璃折射率n，因此在下表 面反射光的相位跃变，有半波损失，则
4、上、下 两表面反射光的光程差为,d为反射处劈尖上、下两个表面间的距离，即 该处劈尖内的厚度；,产生明暗条纹的条件为,讨 论：,1）劈尖处（两玻璃片接触处）,则劈尖棱边处为暗纹；,2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差,同一级次（k级）劈尖的厚度为,明纹处,暗纹处,同理，可得相邻暗纹间劈尖的厚度差为,由上两式可得相邻明、暗纹（即同一k级）间 劈尖的厚度差为,则相邻明纹（k+1级与k级）间的劈尖厚度差为,很小，若劈尖长L, 相邻两明（或暗）纹间 距离为b，细丝直径为D，则有,可得细丝直径,相邻两明（或暗）纹间距离,3）干涉条纹的移动（见动画）,每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度 位置改变时，对应的条纹
5、随之移动,劈尖的应用：,1测定薄膜厚度,N为明条纹的总数,2检验光学元件表面的平整,若待检平面不平，可根据条 纹的最大弯曲变形 及条纹弯 曲方向可判断该处的凹凸。,如 ，则由,可得,3测细丝的直径,测量精度达波长的十分之一，即 量级 高于机械测量法,例 .有一玻璃劈尖，夹角=8 10-5rad，放在空气中。波长=589nm的单色光垂直入射时，测得相邻干涉条纹的宽度为b =2.4mm，求玻璃的折射率。,解：,例1（P110）波长为680nm的平行光照射到L=12 cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接 触 ，另一边被厚度D=0.048mm的纸片隔开.试 问在这12cm长度内会呈现多少条暗条纹
6、.,解：空气劈尖.在空气膜上下两个表面的反射光 的光程差为,暗条纹条件为,对应最大空气膜的厚度D,有最大级次km的暗条 纹，则有,取整数，则得,因为在d=0处为k=0的暗条纹，所以共呈现142 条暗条纹,二 牛顿环,牛顿环实验装置：由一块平板玻璃和一曲率 半径很大的平凸透镜相接触，构成上表面为球面 下表面为平面的空气劈尖,单色光源S发出的光，经 半反镜M反射后垂直射向空 气劈尖，在劈尖空气层上下 表面处反射产生干涉，在显 微镜内观察到干涉条纹,干涉条纹特点：空气劈尖的等厚轨迹是以接触 点为圆心的一系列同心圆，则干涉条纹是明暗 相间的同心圆环，称为牛顿环,干涉条纹的半径r、波长 与透镜曲率半径R
7、的 关系：,垂直入射时，在厚度为d处，上 下表面处反射光的光程差为,由图可知,可略去,可得,明环半径,暗环半径,讨 论：,1.在接触处，d=0, （光在平板玻璃上 表面反射时相位跃变了 ），则牛顿环中心总 是暗纹；,2.由式 可知，明环半 径分别为 ；由式可知，暗环半径分别为 ；结果表明，k 越大， 相邻明（暗）纹的间距越小，条纹分布不均匀；,3.可应用牛顿环测量光的波长、检测透镜质量和曲率半径等,透镜曲率半径的测量：,由上两式可得,暗环的半径为,则有,例2（P113）在平面玻璃片G上放一油滴，并展 开成圆形油膜，在波长=600nm的单色光垂直 入射下，从反射光中可观察到油膜所形成的干 涉条纹
8、已知玻璃的折射率为n1=1.5，油膜的折 射率n2=1.2，问：当油膜中心最高点与玻璃片的 上表面相距 时，干涉条纹是如何 分布的；可看到几条明纹；明纹所在处油膜的厚 度为多少.,解：在油膜上下两个表面的反射 光均有半波损失，则反射光的光 程差为,对于明条纹，有,可得,厚度d相同处干涉相同，等厚线是同心圆，因 此可观察到明暗相间的同心圆环；油膜边缘处 d=0，为零级明纹中心。因此可以观测到4条明 纹.,光绕过障碍物而传播的种现象称为光的衍射。,11-6 光 的 衍 射,一 光的衍射现象,如圆孔衍射,二 惠更斯菲涅尔原理,惠更斯原理不能定量的解释的衍射现象。,菲涅尔根据波的叠加和干涉原理，提出“
9、子 波相干叠加”的概念，对惠更斯原理作了补充。 菲涅尔认为，从同一波阵面上各点发出的子波, 经传播而在空间某点相遇时,也可相互叠加而产 生干涉现象；各子波在相遇点相干叠加的结果， 决定该处的波振幅，称为惠更斯菲涅尔原理,三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射,根据光源、障碍物（如小孔、狭缝等）与接 收屏之间的位置，将衍射分为菲涅尔衍射和夫 琅禾费衍射,菲涅耳衍射：光源或光屏相对于障碍物在有限 远处所形成的衍射现象,夫琅禾费衍射：光源和光屏距离障碍物都在足 够远处，即认为相对于障碍物的入射光和出射 光都是平行光,只讨论夫琅禾费衍射,夫琅禾费单缝衍射实验装置,14-6 夫琅禾费单缝衍射,衍射条纹特点,夫琅禾
10、费单缝衍射实验原理,分析衍射条纹：,设缝AB宽b，根 据惠更斯菲涅尔 原理，波面AB上的 个点均为发射相干 光的子波源,沿入射方向的各子波（光）经透镜会聚于 焦点-屏中心O，透镜不产生附加光程差， 光 的光程相等，光程差为零（即相位相同），在 O点干涉加强，所以正对狭缝中心的屏中心为明条纹，称为中央明纹,沿与入射方向成角（ 称衍射角）的各 子波（光），会聚 于Q点，它们到达Q点 的光程不同，光程差 不为零（即相位不相 同）。而垂直各子波的BC面上各点到达Q点的 光程相等，从AB面上各点发出的子波到Q点的 光程差等于由AB面到BC面的光程差。由图可 知，缝边缘AB两点的光程差为,沿 角方向各子波
11、的最大光程差。,一 半波带法,用菲涅耳波带法半定性的 分析在Q点产生明暗条纹的 条件,当光程差AC等于半波长 的整数倍时，有,作与BC平行且彼此相距 的平行平面分割 AC，可将AC分成k等份，相应的将AB也分成面 积相等的k等份，称为波带。如图为分成4个波带、 、 、 的情况，k=4,相邻两波带上的对应点所发子波到Q点的光程 差均为 ，因此称为半波带；光程差为 ， 则相位差为 ，所以相邻两半波带的子波在Q点 相遇时，会两两成对干涉抵消。,单缝衍射条纹特点：,1）衍射图样是一组明暗相间、平行于单缝的条 纹；屏上具有相同衍射角（ 值同）的各点亮度 都相同；,2）中央明条纹( =0)光强最大（整个A
12、B波面发 出的子波,在中央处都加强）；,3）中央明条纹的宽度为其 他明条纹宽度的两倍。在衍 射角 很小时, 和透镜焦距 f以及P点条纹在屏上距中心 0的距离x之间的关系为,同理，可得各级暗条纹宽度也为,5)明纹宽度与单缝宽度b成反比，缝越窄,条纹分 布越宽,衍射越显著；缝越宽,衍射越不明显.当时,各级衍射条纹都密集于中央明条纹附近 而无法分辨,只显出单一的亮纹,实际上就是单缝 的像，这时认为光是沿直线传播的；,6）缝宽b一定时，由 或 可知，波长越长，衍射角越大；当入射光是白光 时，中央明条纹是白色的，在中央明条纹的两侧 的各级明条纹依次呈现为由紫到红的彩色条纹。,讨论：下面单缝衍射图中，各条
13、入射光线间距相 等，问：1）光线1与3 在幕上P点相遇时,两光振 动的相位差；2）P点是明纹还是暗纹。,答： 1）1，3光线在P点相遇时, 两光振动的相位差 为 ；,2）单缝分成4个波带，即偶数个波带,则P点为暗纹。,例.一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第三级明纹位置恰好与波长为600nm的单色光垂直入射该缝时衍射的第二级位置重合，试求该单色光的波长.,解:对明条纹有,依题意,两式两边相除，可得,14-7 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领,一 圆孔衍射,光通过小圆孔时也会发生衍射。如图，当单色 光垂直照射小圆孔时，在圆孔后透镜焦平面处的 屏幕上会出现中央是亮斑，周围为明暗交替的圆 环形衍射图样，
14、光强分布不均匀。,中央光斑较明亮，称为艾里斑；若艾里斑的直 径为d（半径为r）, 透镜的焦距为f，圆孔直径为 D，单色光波长为 ，则由理论计算可得艾里斑 对透镜光心的半张角 为,艾 里 斑,结论：圆孔直径D 越小，艾里斑越大 衍射效果越明显,二 瑞利判据,物体可视为由许多物点组成，物体通过光学 仪器成像时，由于光的衍射效应，每一物点所 成像点不再是一个几何点，而是有一定大小的 艾里斑；当物点相距很近时，它们相对应的艾 里斑就会相互重叠，以致无分辨出是两个物点 的像，使光学仪器的分辨能力受到限制。,完全可以分辨,不能分辨,刚好可以分辨,瑞利判据：如果一个点像的衍射图样的中央最亮 处刚好与另一个点
15、像的衍射图样的第一级暗环相 重合，这时这两个物点恰好能被这一光学仪器所 分辨。,式中 为光学仪器的通光孔径,三 光学仪器的分辨本领,光学仪器中，将最小分辨角的倒数定义为光学仪器的分辨本领（也称仪器的分辨率）,即,例1（P212 ）设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为 。在可见光中，对人眼最敏感的波长为550nm，问：1）人眼的最小分辨角有多大？2）若教室黑板上写有一等于号“”，在什么情况下，距离黑板10m处的学生才不会因为衍射效应，将等于号“”看成减号“”?,解：1）人眼的最小分辨角为,2）设黑板上两横线的距离为S，当S过小而对人 眼的张角 小于最小分辨角 时，则等号“” 不可分辨，因此最小可分辨
16、的距离S为,解：,例.在通常亮度下，人眼的瞳孔直径为3 mm，问 人眼分辨限角为多少？ 如果窗纱上两 根 细丝之间的距离为2.0 mm，问：人在多远恰 能分辨。,14-8 衍射光栅,利用单缝衍射可以测量光的波长，但不够精 确. 利用衍射光栅可以获得即窄又明亮，而且分 的很开的明条纹，能够精确的测定光的波长。,一 光栅,光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的精密光学元件。,设不透光的刻痕宽度为 ，可透光的缝宽度 为b，则,为相邻两缝间的距 离，称为光栅常数,单色平行光垂直照射到光栅上时，每一狭缝都 会产生衍射，缝与缝间 的透射光又会产生干涉 因此光栅衍射图样是单 缝衍射和多缝干涉的总 效果。
17、实验表明，随着 狭缝的增多，明条纹的 亮度将增大，条纹变细 很容易确定其位置。,通常1cm内有成千上万条透光狭缝。若1cm内 有1000条刻痕，则光栅常数为,一般光栅的光栅常数约为 的数量级,光栅中狭缝条数越多，明纹越亮,二 光栅衍射条纹的形成,衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果,1.产生光栅衍射明条纹的条件,任意相邻两缝沿衍射角 方向的衍射光的光程 差为,即光程差为波长的整 数倍时，干涉加强，多 缝干涉的效果都是加强 的，则产生衍射明条纹 的条件为,当,上式称为光栅方程。 的明条纹称为中央 明条纹， 的明条纹分别称为第一级、 第二级明条纹；正负号表示各级明条纹对称 的分布在中央明条纹两侧。
18、,注：矢量合成法分析光栅衍射的明暗条纹,1）任意两光的光程差 时，任意两光的 相位差为 的整数倍，则N束光的光矢量首尾 相接成直线，干涉加强；合矢量为,则屏上出现明条纹（主极大）,2）两光的光程差 ，则两光的相位差不是的整数倍，但N束光间相位差的和恰好为 的整数倍，即 ，式中 为相邻两束光 间的相位差；则N束光的光矢量首尾相接成封闭 的多边形，合矢量为最小值 ，则屏上出现 暗条纹（极小）,相应的,即,但式中,即,所以，在两个主极大之间，有(N-1)个极小 值，即相邻两明条纹之间有N-1条暗条纹；,3）若N束光之间的相位差之和不是 的整数倍 则首尾相接不成封闭的多边形，则合矢量,合矢量比1）要小
19、得多，称为 次明纹或次极大；,可以证明，两相邻明纹间有 个次明纹（次极大）,2.光强分布,光栅狭缝越多，明条纹越明亮；光栅常数越小，明条纹越窄，明条纹的间隔越大。若光栅常数不变，则无论光栅的狭缝有多少，各级明条纹（主极大）的位置不会发生变化,讨论：,1）条纹最高级次,所以，条纹最高级次为,2）光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远,对相邻两明条纹有,一定， 减小， 增大；,3）入射光波长 越长，明纹间相隔越远,一定， 增大， 增大。,3.缺级现象单缝衍射对光栅衍射的影响,光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效 果；N个狭缝的N束光相互干涉，每个缝又会形成单缝衍射；当 角满足光栅方程时，屏幕上应
20、出现明条纹，但 角又恰好满足单缝衍射的暗纹条件，则该处（或该方向）的明条纹消失，成为暗条纹，这就是缺级现象；即各级明条纹要受到单缝衍射的调制作用。,当角 满足光栅方程时，有,当角 满足单缝衍射暗纹条件时，有,两式两边相除，可得,如,则,所以， 的明条纹消失，出现缺级。,例1（P217）用氦氖激光器发出 的红 光垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明 纹出现在 的方向上，试求：（1）这一平 面透射光栅的光栅常数d ,这标志着该光栅在1cm 内有多少条狭缝；（2）最多能看到第几级衍射 明纹。,解：1）,则每cm的狭缝数为,2）最大衍射角,最多能看到第一级衍射明纹。,例.波长为600nm的单色光垂
21、直入射到一光栅上 测得第二级主极大的衍射角为30o，且第三级是 缺级,求：1）光栅常数；2）透光缝可能的最小 宽度b ；3）求屏幕上可能呈现的全部主极大的 级次。,解：1）对第二级主极大有,2）第三级缺级，则有,当 时，透光缝 b 的宽度最小，即,可得,3）对可能呈现的全部主级大的级次，有,可见主极大的级次为,由于缺级现象，即,所以 时， 级明纹消失,则实际可见主级大的级次为 ，共 5条明纹,例.用波长 = 600nm 的单色光垂直照射光栅， 观察到第二级明纹出现在 sin = 0.20处，第四 级缺级。计算：1）光栅常数；2）狭缝的最小 宽度；3）列出全部条纹的级数。,解：1)对于k=2的明
22、条纹，可得光栅常数为,2）由于第四级缺级，即k=4的明条纹消失，则 狭缝的最小宽度为,3）明条纹的最大级数为,第四级缺级，则全部条纹的级数为,例.用波长为589.3nm的平行钠黄光垂直照射光 栅,已知光栅上1mm有500条刻痕,且刻痕间距b 与刻痕宽度 相等.问:1)最多能观察到几条亮 条纹；2）第一级暗条纹的衍射角。,解：1）光栅常数为,2）明条纹的最大级数为,理论上可观测到0,1,2,3，7条谱线；,缺级现象：,因此，k=2的两条线谱消失，最多能观察到 5条明条纹, k值分别为0,1,3。,3）由光栅方程，可得第一级明条纹的衍射角,三 衍射光谱,当入射光为白光时， 不同，衍射角 不同，则
23、明条纹按波长分开形成光谱；除中央明条纹由各 色光混合为白色外，其两侧各级明条纹都从紫到 红对称排列，形成彩色光带，称为衍射光谱。,根据光栅方程,紫光靠近中央明条纹，红光远离中央明条纹； 级次较高的光谱会有部分谱线重叠,例1（P133）用白光垂直照射在每厘米有6500条 刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角。,解：白光波长,光栅常数为,对紫光,对红光,屏幕上不会出现,则第三级光谱的张角为,第三级光谱所能出现的最大波长为,为绿光,2.圆孔衍射,艾里斑的半角宽度,3.衍射光栅,缺级现象,光栅方程,例4（P199）用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第k个暗环的半径为5.63m
24、m,第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.,解:,可得,则,例.在夫琅禾费圆孔衍射中,用波长为500nm的单 色平行分别照射半径为0.10mm和1.0mm的圆孔 上,若透镜的焦距为0.50m.求接收屏上艾里斑的 半径分别是多大?,解:,则艾里斑的半径为,14-4 迈克耳孙干涉仪,一 迈克耳孙干涉仪,是M2所成虚像，从M2反射的光可视为从发出的，则光和光的光程差由光到 和M1的距离差决定；一般M1M2不严格垂直，则 不严格平行， 形成空气劈尖，此时 在E 观察到的是等间距的等厚干涉条纹。,若入射光波长为 ，M1每前或后移动 时，干涉条纹平移1条，则测出移过的条纹数 ,可算出移
25、动的距离,迈克耳孙干涉仪,二 等倾干涉,M1M2严格垂直时， 严格平行，则干涉 为等倾干涉，在E 会观察到等间距的等倾干涉条纹，干涉条纹为圆环形。,干涉条纹的移动：,当 间的距离变大时，圆形干涉条纹从 中心一个个长出,向外扩张,干涉条纹变密；距离 变小时，圆形干涉条纹一个个向中心缩进,干涉 条纹变稀。,空气中，两光的光程差为,插入介质后，两光的光程差为,光程差的变化为,光程差的变化引起m个条纹移动，则有,可得介质层的厚度为,例(P201). 在迈克耳孙干涉仪的两臂中，分别插入长l=10cm玻璃管,其中一个抽成真空，另一个储有压强为 的空气,用以测量空气的折射率.设所用光波长为546nm，实验时
26、，向真空玻璃管中逐渐充入空气，直至压强达到 为止.在此过程中，观察到 107.2条干涉条纹的移动， 求空气的折射率n.,解：设充气前，两相干光的 光程差为 ,充气后两相干光 的光程差为 , 则有,依题意，有,14-9 光的偏振性 马吕斯定律,光的干涉和衍射现象证明了光的波动性；光是 横波，光的偏振性证明了光是横波。,机械横波与纵波的区别,光（电磁波）为横波， 矢量称为光矢量， 的振动为光振动,一般光源发出的 光中，包含有各 个方向的光矢量， 在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）， 没有哪一个方向更占优势，这种光称为自然光。,自然光可以用互相垂直的两独立的（无确定 的相位关系）振幅相等的光振
27、 动表示,并各具有一半的振动 能量。,一 自然光 偏振光,1.自然光,2.偏振光（线偏振光）,光矢量只沿一个固定方向振动,这种光称为线偏振光或平面偏振光,简称偏振光。,偏振光只含有一个方向的光振动；偏振光的光 矢量振动方向与传播方向所组成的面称为振动面。,3.部分偏振光,某一方向的光振 动比与其垂直方向 上的光振动占优势 的光，称为部分偏 振光,二 偏振片 起偏与检偏,1.偏振片,偏振片：能吸收某一特定方向的光振动，而只让与之垂直方向上的光振动通过的一种透明薄片。,允许光振动通过的特定方向称为偏振化方向， 常标有记号“ ”；自然光通过偏振片后变成偏 振光。,2.起偏与检偏,将自然光转变成偏振光
28、的过 程叫起偏；将自然光转变成偏 振光的装置叫起偏器。,检验某一光束是否是偏振光的过程称为检偏； 检验某一光束是否是偏振光的装置叫检偏器；起 偏器也可作为检偏器。,将偏振片B旋转一周，视场会由明亮逐渐变黑 暗，再由黑暗逐渐变明亮，然后再由明亮 黑 暗 明亮变化，根据这种现象就可以判定透射 光是偏振光。,注意：自然光通过偏振片后其光强是原来的1/2,三 马吕斯定律,式中 为偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向 的夹角。,马吕斯定律光强为I0的偏振光，透过偏振片 后，出射光的强度I为,马吕斯定律的证明：,设起偏器M的偏振化方向为OM,检偏器N的偏 振化方向为ON；自然光透过起偏器后，成为沿 OM方向
29、的偏振光，其振幅为E0；检偏器N只允 许该偏振光沿ON方向的分量通过，则由检偏器 N透出的光的振幅为,可得,当 介于上述值之间时，光强在最大值与零之间,结论：当旋转检偏器一周时，会出现两次全明和两次全暗。,例（P225）两偏振片,一个为起偏器,一个为检偏 器.当它们偏振化方向间的夹角为 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I10I20和，则 它们经过起偏器后光强分别为I10/2 和I20/2。,经检偏器后，它们的光强分别为,例.一束光由
30、自然光和偏振光混合组成，当它通 过一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转 动可以变化到五倍。问入射光中自然光和线偏振 光的强度各占入射光强度的几分之几。,解：设入射光的光强为I0 ，其中自然光的光强 为I10，偏振光的光强度为I20,则有,设通过偏振片后光总的光强为I，其两部分的 光强分别为I1，I2 ,可有,透射光的光强可以变化五倍，即 时有最大 光强 ； 时有最小光强 ，应有,则有,讨论：两块正交偏振片 之间插入另一块偏振 片C，光强为I0的自然光垂直入射于偏振片A，讨 论转动C时，透过B的光强I与转角的关系.,答：自然光经偏振片A后成为光强为 的偏振光,再经偏振片C后，光 强为,经偏振
31、片B后，光强为,实验表明，当自然光入射到折射率分别为n1、 n2的两种介质的分界面上时，反射光与折射光 都是部分偏振光。,14-10 反射光和折射光的偏振,入射面入射光线和法线所成的平面称为入 射面；,反射光是垂直入射面的 振动大于平行入射面振动的 部分偏振光；折射光是平行 入射面的振动大于垂直入射 面振动的部分偏振光。,实验表明：入射角 改变时，反射光的偏振 化程度随之改变，当入射角 满足,时，反射光只有垂直入射面的 光振动，即反射光成为偏振光 上式称为布儒斯特定律， 称为 起偏角或布儒斯特角。,根据折射定律，有,即 ，表明此时反射光和折射光互相 垂直。,例（P227）.如图，偏振光分别以布
32、儒斯特角 和 任一入射角 从空气射向一透明介质表面 问反射光与折射光的情况。,a)入射光只有平行入射面的成分，因此没有反射 光；b)入射光只有垂直入射面的成分，因此反射 光和折射光均为偏振光；c)反射光和折射光均为 平行入射面的偏振光；d)反射光和折射光均为垂 直入射面的偏振光。,14-12 旋光现象,旋光现象偏振光在通过某些物质后，其振动 面会以光的传播方向为轴转过一个角度，这种现 象称为旋光现象。物质的这种性质叫旋光性,具有 旋光本领的物质叫旋光物质，例如石英晶体、糖 溶液等。,右旋物质：面对着光源观察，使振动面顺时针旋转的旋光物质； 左旋物质：面对着光源观察，使振动面逆时针旋转的旋光物质。,用旋光仪可以观察旋光现象，即偏振光振动面 的旋转。,用旋光仪可以观察旋光现象，即偏振光振动 面的旋转,旋光仪主要由起偏器A，检偏器B，装旋光物 质的玻璃管L组成。,设偏振光通过旋光物质后振 动面所转过的角度为,对旋光性物质的溶液，有,式中，为入射的单色光的波长， 为旋光物质的 浓度，l为旋光物质的透光长度，为与旋光物质 有关的常量。,对固体旋光物质，其旋转角 为,为与旋光物质及入射光的波长有关的常量。,
