x自然光和偏振光起偏和检偏布儒斯特定律

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1、16.1自然光和偏振光16.2起偏和检偏马吕斯定律16.3布儒斯特定律16.4光的双折射现象16.5*椭圆偏振光和圆偏振光偏振光的干涉第16章光的偏振16.1-3自然光和偏振光起偏和检偏马吕斯定律布儒斯特定律播传方向振动面面向播动振方传•研究光的振动方向的特性即光的偏振性。电场强度E称为光振动(或光矢量)。•光是横波，它具有相互垂直的电场强度矢量和磁场强度矢量。•我们在研究光时只研究电场强度而不提及磁场强度。一、光的偏振性二、自然光和偏振光普通光源发出的光是由大量分子或原子随机发出的光波列合成的。这些波列的光矢

2、量振动方向和位相是无规则的、随机变化的。E每个光矢量可分解为两个相互垂直的振动。E可以把普通光源发出的光看成是在所有振动方向上振幅都相等的光。——自然光自然光可分解为任意两个方向互相垂直、振幅相等，没有任何相位关系的光。并且这两个方向的光振动的光强为自然光强度的一半。1.自然光和偏振光强调：对自然光，各光矢量间没有固定的位相关系，任意两个取向不同的光矢量不能合成一个光矢量；表示自然光的两个互相垂直的光振动间也无固定的位相关系，因而也不能合成一个光矢量。自然光的图示：如果光在传播过程中，只存在某一确定方向的振动，

3、这种光称为线偏振光或完全偏振光，简称偏振光。如果光既不是自然光，也不是完全偏振光，而是某一方向的光振动较另一正交方向的光振动占优势，这种光称为部分偏振光。在光学中，某些物质能有选择地吸收某一个方向的光振动，而只允许某个特定方向的光振动通过，物质的这种性质称为二向色性。自然光通过这种介质，就能去掉自然光中某一方向的光振动而形成偏振光。2.起偏和检偏起偏：将自然光转变成偏振光的过程。二向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。偏振

4、片有一个特定的方向，只让平行于该方向的光振动通过，这一方向称为偏振化方向，亦称“透光轴”。偏振片检偏：检测偏振光的过程。起偏器检偏器偏振光自然光自然光：偏振片P1旋转一周时，光强度I1不发生变化。自然光通过偏振片后，所获得的线偏振光的光强，是自然光的光强的一半。自然光偏振光检偏器当P1//P2时，透射光I2最强.当P1P2时，透射光I2=0.实验发现：偏振光：偏振片P2旋转一周时，光强度I2经历两次最明、两次最暗的变化。马吕斯定律是描述偏振光穿过偏振片后光强的变化情况。设两偏振片偏振化方向夹角为.将通过P1

5、的光矢量振幅A1，分解为平行于P2的分量A2和垂直于P2的分量A.垂直分量A不能通过P2，平行分量A2可通过P2.由于光强与光振幅平方成正比，三、马吕斯定律马吕斯定律(1880年)式中：I1为入射偏振光的强度；I2为透射偏振光的强度。讨论：1.当时，2.当时，3.一束光强为I0的自然光透过起偏器或检偏器，透射光强为：I0/2.透射光强最大透射光强最小例1.有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.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

6、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和.经过起偏器后光强分别为和.经过检偏器后例2.有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度w绕光传播的方向旋转，设入射自然光的光强为I0.证明：自然光通过这一系统后，出射光的光强为：偏振片的应用：1）防止对面来的灯光耀眼汽车前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，且偏振化方向沿同一方向并与水平面成45度，那么，司机从前窗只看到自已车灯发的光，看不

7、到对面车灯的光.2）放立体电影原理：利用人眼的双眼效应自己车灯偏振方向对面车灯偏振方向自然光从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质时，当入射角满足:☆反射光和折射光的偏振四、布儒斯特定律反射光是垂直振动占优势，即振动方向垂直于入射面的成分比平行于入射面的成分占优势；当自然光入射到介质表面时，反射光和折射光都是部分偏振光.折射光是平行振动占优势，即振动方向平行于入射面的成分比垂直于入射面的成分占优势.由折射定律和布儒斯特定律反射光就变为只有垂直振动的线偏振光；而折射光仍为平行振动占优势的部分偏振光(∵部分垂直

8、振动分量被反射).称为布儒斯特角(起偏角).布儒斯特定律(1812年)即：当入射角等于i0时，反射光和折射光相互垂直.讨论：1）反射光和折射光互相垂直.2）根据光的可逆性，当入射光以γ角从n2介质入射于界面时，此γ角也为布儒斯特角.玻璃玻璃玻璃n2=1.5，布儒斯特角水n2=1.33，注意：1）当入射角为布儒斯特角时，反射光为只有垂直振动的线偏振光，而折射光仍为平行振动占优势的部分偏振