2019-2020年高三物理 第二十章 光的波動性 四、光的偏振(備課資料).doc

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2019-2020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還能夠保持在同一平面內.可見在相當長的一段時間內，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20—25（a）. 圖20—25 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20—25（b）.