第十四章 偏振

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1、第三部分光的偏振*§18-14偏振光的干涉及应用§18-13光的双折射现象§18-12反射和折射时光的偏振§18-11自然光和偏振光光的横波性质马吕斯定律教学基本要求1.理解自然光和偏振光。3.了解偏振光的获得方法和检验方法。4.了解双折射现象。2.理解布儒斯特定律和马吕斯定律。光波是一种电磁波，电磁波是变化电场和变化磁场的传播过程。传播方向能够引起感光作用和生理作用的是电场矢量。电场矢量称为光矢量，矢量的振动称为光振动。电振动、磁振动和光传播方向的相互关系§18-11自然光和偏振光光的横波性质马

2、吕斯定律1.自然光各方向上光振动的振幅相等的光自然光所有光矢量都分解到相互垂直的这两个方向，则可表示为两个振幅相等、振动方向相互垂直的分振动。一.自然光和偏振光两分量大小一般不等各方向光振动振幅相等每一光矢量都可分解x传播方向yyx传播方向所有光矢量的分量叠加综合效果2.线偏振光只在一个固定方向有光振动传播方向传播方向传播方向传播方向3.部分偏振光所有各方向都有光振动，所有光矢量都分解到相互垂直的方向后，两方向的振幅不等。4.自然光、线偏振光和部分偏振光的图像表示振动垂直纸面的线偏振光振动平行纸面

3、的线偏振光振动与纸面成角度的线偏振光平行纸面的光振动较强的部分偏振光垂直纸面的光振动较强的部分偏振光自然光各方向振动强度相同绳上横波通过狭缝显示出横波特性二.起偏和检偏光的横波性质狭缝与振动同方向狭缝与振动方向垂直光源自然光起偏器检偏器线偏振光偏振化方向偏振化方向自然光不能显示光的横波特性，把自然光变为偏振光的装置称为起偏器。偏振片偏振片仅容许某一特定方向的光振动通过，而吸收其他方向的光振动。偏振片允许光振动通过的方向称为偏振片的偏振化方向。自然光线偏振光偏振化方向一些天然晶体和人造薄膜可以把自然

4、光变为偏振光，称为偏振片。偏振片作为起偏器，也能检测入射光的偏振特性，即作为检偏器。偏振眼镜旋转偏振片，可以检测入射光的偏振特性此时无透射光两偏振片偏振化方向平行两偏振片偏振化方向垂直如果透射光强有两个位置等于零，入射光为全偏振光（线偏振光）当偏振片以光线为轴转动时检偏方法与结果判断：如果透射光强恒为入射光光强的一半，入射光是自然光如果透射光强周期性变化，入射光是偏振光或部分偏振光三.马吕斯定律光强为I0的线偏振光入射到偏振片，若振动方向与偏器片的偏振化方向间的夹角是，透射光的光强为光振动的分解

5、偏振化方向入射光振动方向A0I0I传播方向偏振片入射光振动方向透射光振动方向偏振化方向透射光强最大；透射光强为零。自然光通过偏振片I0I传播方向偏振片透射光振动方向偏振化方向自然光当自然光在两种介质分界面上反射、折射时，会发生偏振现象。反射光、折射光都是部分偏振光，在一定条件下反射光可以是全偏振光。分界面法线与入射线构成的平面称为入射面。法线自然光入射平行于入射面振动较强垂直于入射面振动较强n1n2§18-12反射和折射时光的偏振反射光和折射光的偏振化程度与入射角i有关。当入射角i等于某一特定值

6、i0，即反射光为全偏振光，i0称为起偏角（布儒斯特角）———布儒斯特定律法线自然光i0角入射部分偏振光全偏振光n1n2可以证明，当入射角等于全偏振角i0时，反射光线与折射光线垂直。光从空气射向玻璃时，自然光全偏振光法线偏振片自然光以全偏振角从空气射向普通玻璃，入射光中垂直振动的能量只有约15%被反射，为了增大折射光的偏振化程度，可使用玻璃片堆。玻璃片堆自然光全偏振光部分偏振光接近全偏振光照相机偏振镜的应用未加偏振镜，强反射景象加偏振镜后，获透射景象入射光经各向异性介质（如石英晶体，方解石晶体等）折

7、射后分成两束的现象。一.双折射现象o光e光晶体分为两束二.寻常光和非常光非常光（e光）折射光线不遵守折射定律，折射率不为常数，其折射线不一定在入射面内寻常光（o光）折射光线遵守折射定律，折射率为常数，其折射光线总在入射面内§18-13光的双折射现象三.光轴主平面主截面光轴沿晶体中某方向寻常光与非寻常光传播速度相等，此方向称为晶体的光轴。产生双折射的原因：寻常光沿晶体中各个方向的传播速度相同，而非常光的传播速度随方向而变化。102o102o方解石晶体的光轴光轴102oAB单轴晶体只有一个光轴的晶体双

8、轴晶体有两个光轴的晶体光轴o、e光主平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。主截面晶体表面法线与晶体光轴构成的平面。入射光光轴折射光光轴法线折射光入射光主平面主截面o光和e光都是线偏振光，但o光的振动方向垂直于自己的主平面，而e光的振动平行于自己的主平面。当入射光的入射面和晶体的主截面重合时，o光与e光的主平面相重合，o光与e光的振动方向相互垂直。实验表明：o光光轴o光的主平面e光光轴e光的主平面四.正单轴晶体、负单轴晶体设vo为o光传播速度，ve为e光在垂直于光轴方向上的传播