1、 光的衍射和偏振 2023-5-51、引入：在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上在横在纵波中，振动方向总是跟波的传播方向在同一直线上在横波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振波中，振动方向总是垂直于波的传播方向，但不同的横波，振动方向可以不同动方向可以不同例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上例如一列横波沿水平方向传播，质点在竖直平面内可能沿着上下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他下方向振动，也可能沿着左右方向振动，也可能沿着任何其他方向振动方向振动当然，对于一个确定的横波，它的振动方向是确定的当然，对于一个确定的横波，它的振动方向
2、是确定的 2023-5-52、实验：取一根软绳，一端固定在取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列动，就在软绳上形成一列横波横波.现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝现在，让软绳穿过一块带有狭缝的木板，如果狭缝与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的与振动方向平行，则振动可以通过狭缝传到木板的另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振另一侧（图甲）如果狭缝与振动方向垂直，则振动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）动就被狭缝挡住而不能向前传播（图乙）2023-5-5如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推动弹簧形成纵波，如果将这根绳换成细软的弹
3、簧，前后推动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播则无论狭缝怎样放置，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）到木板的另一侧（如下图）2023-5-5 受上面实验的启发，我受上面实验的启发，我们可以利用类似的实验来判们可以利用类似的实验来判断光波是横波还是纵波断光波是横波还是纵波偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振振方向），只有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图中的狭缝对于机械波的作用片偏振片对光
4、波的作用就像上图中的狭缝对于机械波的作用一样一样 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 2023-5-5点击下图观看动画演示 2023-5-5当只有一块偏振片时，以光的传当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变的强度不变当两块偏振片的透振方向当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏大，但是，比通过一块偏振片时要弱振片时要弱当两块偏振片的透振方向当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零弱，几
5、乎为零.2023-5-53、产生上述现象的原因1 1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿、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动的光波的强度都相一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同这种光叫做同这种光叫做自然光自然光 .2023-5-52 2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动、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的光波才能通过也就是说，方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，通过第一
6、个偏振片的光波，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振光偏振光 横波只沿着横波只沿着某一个特定的方某一个特定的方向振动，称为波向振动，称为波的偏振只有横的偏振只有横波 才 有 偏 振 现波 才 有 偏 振 现象象 2023-5-53 3、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称为为检偏器检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向平行，透射光的强
7、度最大透振方向平行，透射光的强度最大 2023-5-54 4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零个偏振片，透射光的强度为零 所以，光是一种横波所以，光是一种横波 2023-5-51 2023-5-54.偏振现象的应用偏振现象的应用下一章我们会知道，光是电磁波下一章我们会知道，光是电磁波,电磁波是横波，电磁波中电场强电磁波是横波，电磁波中电场强度度E和磁感应强度和磁感应强度B的振动方向都与电磁波的传播方向
8、垂直的振动方向都与电磁波的传播方向垂直实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度实验指出，光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引所引起的，因此常将起的，因此常将E的振动称为光振动在与光波传播方向垂直的平的振动称为光振动在与光波传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向面内，光振动的方向可以沿任意的方向光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动沿着特定方光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光光振动沿着特定方向的光就是偏振光向的光就是偏振光 2023-5-5光的偏振现象并不罕见除了从光源（如太阳、电灯光的偏振现象并不罕见除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我
9、们通常看到的绝大部分光，都等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的是偏振光自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是9090，这，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直直 2023-5-5 光的偏振现象有很多应用如在拍摄日落时水面下的景光的偏振现象有很多应用如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表
10、面的反射光的干扰，常使景像不清楚如果在照相或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透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振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰偏振现象的应用：拍摄偏振现象的应用：拍摄 2023-5-5偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料充有液晶，四周用密封材料胶框密封，盒的两个外侧胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。贴有偏光片。2
11、023-5-5偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示如果有光线进入如果有光线进入,通过第一个通过第一个偏振片后，将被液晶分子逐渐偏振片后，将被液晶分子逐渐改变偏振方向改变偏振方向.由于光线沿着分由于光线沿着分子排列的方向传播，光线最终子排列的方向传播，光线最终将从另一端射出将从另一端射出如果两玻璃板之间加上电压，如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场方向平分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭转将不会行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板通过第二个极板 2023-5-5偏振现象的应用：液晶显示偏振现象的应用：液晶显示液晶显示器就是利用这一液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转利用电场控制液晶的转动动不同的电场大小就会形不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度成不同的灰阶亮度 2023-5-5小结：光波是一种横波光波是一种横波.偏振光会发生偏振现象偏振光会发生偏振现象 2023-5-5
