第三章光通过各向同性介质及其界面所发生的现象
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第三章光通过各向同性介质及其界面所发生的现象. § 1 光在各向同性介质界面上的反射和折射. 一、 菲涅耳公式( Fresnel formula ). §. 四、用反射和折射法获得偏振光. 布儒斯特角. 线偏振光. 布儒斯特 定 律. i 0. i 0. i’ 0. i’ 0. i’ 0. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. i 0. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. ·. 玻璃片堆. 玻璃片堆.

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一、 菲涅耳公式( Fresnel formula )

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Presentation Transcript


Fresnel formula

第三章光通过各向同性介质及其界面所发生的现象

§1 光在各向同性介质界面上的反射和折射

一、 菲涅耳公式(Fresnel formula)

§


Fresnel formula

四、用反射和折射法获得偏振光

布儒斯特角

线偏振光

布儒斯特 定 律


Fresnel formula

i0

i0

i’0

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i’0

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玻璃片堆

玻璃片堆

要提高反射线偏振光的强度,

可利用玻璃片堆的多次反射。


Fresnel formula

. 在拍摄玻璃窗内的物体时,

去掉反射光的干扰

装偏振片

未装偏振片


Fresnel formula

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激光输出

·

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M2

M1

布儒斯特窗

  •  应用:

1.测量不透明介质的折射率?

2.外腔式激光管加装布儒斯特窗 减少反射损失。

假如封闭管子两端的玻璃窗口是垂直于管轴线

的玻璃片,那么自然光每经过一个窗口表面就

有大约4%的反射损失(96%透入)。光在M1 M2

之间每个单程要4次穿过窗口表面。这样,光来

回反射时,反射损耗太大就不能形成激光。


Fresnel formula

一般吸收

选择吸收

例如石英对可见光吸收甚微,但是对3.5~5.0

§ 2 光的吸收(Absorption of Light)

1.一般吸收和选择吸收(normal absorption

& selective absorption)

吸收很少,且在某一给定波段内几乎不变。

吸收很多,且随波长而剧烈地变化。

的红外光却强烈吸收。


Fresnel formula

能量观点

d

, 为吸收系数

,式中A是一个与浓度无关

稀溶液:

2.朗伯定律

的常量,C为溶液的浓度。


Fresnel formula

在同一物质的光谱中,在不同的波长区内,色散率也是不同的。

物质的折射率越大,光谱展开得越宽,即D越大。

§ 3 光的色散(Dispersion of Light)

1.色散的特点

色散:物质的折射率随波长改变的现象

不同物质有不同的色散率


Fresnel formula

第六章 光的吸收、散射和色散(Adsorption Scattering

and Dispersion of Light )

6.4 光的散射(Dispersion of Light)


Fresnel formula

研究色散,目的是寻找

的函数形式。

正交棱镜装置

P1 P2→A’H’(光谱)

——弯曲光谱的形状。

2.正交棱镜法

三棱镜P1→AH(光谱)


Fresnel formula

正常色散曲线的信息

不同物质,

不同。

3.正常色散与反常色散(Normal dispersion

and abnormal dispersion)


Fresnel formula

反常色散(MN)

3.正常色散与反常色散(Normal dispersion

and abnormal dispersion)

总是与光的吸收有密切关系。

习题1~5;8~10

例6.3


Fresnel formula

为吸收系数,

为散射系数,

为衰减系数。

§ 4 光的散射(Scattering of Light)

1.规律

光束通过光学性质不均匀的物质时,从侧

向却可以见到光,称为光的散射。


Fresnel formula

2.机制

光通过非均匀物质时,杂质微粒的线度一

般比光的波长小,它们彼此间的距离比波长大,

而且排列毫无规则。因此,当它们在光作用下

振动时彼此间无固定的相位关系,次级辐射的

不相干叠加,各处不会相消,从而形成散射光。


Fresnel formula

实验

瑞利散射定律 Rayleigh law

3.Rayleigh Scattering

白光通过浑浊物质时,沿z 方向,散射光呈

青蓝色,沿x方向,散射光呈红色。

散射光强度

紫光的散射强度大约是红光的10倍。


Fresnel formula

y

D

y

实验

p

A’

B’

B

O

P

x

A

z

z

D’

4. 偏振性

自然光入射到散射物质中,观察到:

正侧方(z)线偏振

斜方向(C)部分偏振

对着x方向(x)自然光


Fresnel formula

解释

退偏振

分解成

实验现象

+

用电偶极子次级辐射可解释

被微粒散射时,各方向上的振幅可看成以上

两个分振动的合成。

线偏振光照射某些气体或液体,从侧向

观察时,散射光变成部分偏振的,称为退偏

振。其机理是介质分子本身是各向异性的。


Fresnel formula

5.散射光的强度

设I0为沿入射自然光 x 方向的散射光强度,

则从CO方向观察到散射光强度为

散射光强度在Oxz平面内按方向分布曲线图。


Fresnel formula

概念

解释

6.分子散射

在光学性质完全均匀的物质中,由于物

质分子密度的涨落而引起的散射。

晴朗的天空呈现浅蓝色;清晨日出或傍

晚日落时,看到太阳呈现红色;正午时太阳

光,呈现白色。


Fresnel formula

米氏散射与城市天空的景象。

米氏散射理论在大气光学中占重要地位,

它是人工降雨的理论基础。


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