2022年高三物理 第二十章 光的波動性 四、光的偏振(備課資料)
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2022年高三物理 第二十章 光的波動性 四、光的偏振(備課資料)
2022年高三物理 第二十章 光的波動性 四、光的偏振(備課資料)備課資料偏振光與自然光既然光是橫波,具有偏振性,為什么通常光源發(fā)出的光不能直接顯示出偏振現(xiàn)象呢?我們知道,兩束光在路程差很大(達108個波長)時,還能觀察到干涉現(xiàn)象.這一事實說明,在108次振動開始時刻和終了時刻的兩部分光還是相干的,它們的振動方向在這一時間間隔內(nèi)還能夠保持在同一平面內(nèi).可見在相當長的一段時間內(nèi),個別原子的輻射不僅能保持初位相不變,而且還能保持偏振的性質(zhì)不變,因此可以認為每一個輻射原子每次所發(fā)射的是一系列平面偏振的電磁波.然而在通常光源中,那些排列毫無規(guī)律且數(shù)量又眾多的輻射原子,它們在同一時間內(nèi)發(fā)出的光各自具有不同的初位相和不同的振動面;而且每個原子在每次發(fā)光后,在某一時刻又將以新的初相位和新的振動面重新發(fā)光,所以通常光源發(fā)出的許多列光波,它們的振動面可以分布在一切可能的方位.平均看來,任何方向都有相同的振動能量,也就是說,E矢量對于光的傳播方向是對稱而又均勻分布的.這種由通常光源所輻射的光波,其E矢量在垂直于光波的傳播方向上既有時間分布的均勻性,又有空間分布的均勻性,也就是說,在各個取向上E矢量的時間平均值是相等的,這就是自然光.如圖2025(a).圖2025在自然光中,任何取向的E矢量都可分解為相互垂直的兩個方向(例如x和y方向)上的分量,所有取向的E矢量在這兩個方向上的分量的時間平均值必相等.也就是說,自然光可以用強度相等、振動方向互相垂直的兩個平面偏振光來表示.但必須注意,由于自然光中各E矢量之間無固定的位相關(guān)系,因而其中任何兩個取向不同的E矢量不能合成為一個單獨矢量,如圖2025(b).