中国民航大学 大学物理学 第10章 光的偏振

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1、第十章光的偏振(polarizationoflight)§10-1光的偏振状态§10-2偏振光的获得与检验马吕斯定律§10-3反射和折射时光的偏振§10-4双折射现象所谓偏振是指：光矢量总是与光的传播方向垂直的特性。事实上就是电磁波的横波性光实质上是电磁波，电磁波都是横波。通常把光波中的电场强度称为光矢量。对确定的传播方向，光矢量可能的方向并不唯一。光矢量传播方向光矢量振动方向§10-1光的偏振状态(polarizationstateoflight)偏振态——光矢量的振动状态。（振动方向及其角分布）非偏振光——自

2、然光non-polarized/naturallight非偏振光完全偏振光部分偏振光通常光有三类不同的偏振态：光矢量角分布均匀自然光示意图普通光源发出的光都是非偏振光。所有光矢量在任意两个垂直的振动方向上的投影之和相等。光矢量投影普通单色光源的频率基本相同普通光源的发光特点原子发光原理定态能级基态激发态自发辐射跃迁光子波列及其随机性单个波列特点：一定频率固定振动方向有限长度波列之间的随机性：频率和振动方向不确定长度和间隔不确定不确定不论是否同一原子所发完全偏振光线偏振光linearlypolarize

3、dlight光矢量有单一的振动方向线偏振光示意图椭圆偏振光和圆偏振光光矢量均匀转动（以光的频率）轨迹为椭圆或圆实际为相差为/2两垂直方向线偏振光的合成..左旋光右旋光分偏振面部分偏振光partialpolarizedlight光矢量振动方向的角分布不均匀部分偏振光示意图光矢量投影自然光经反射或折射后得到的光多为部分偏振光。部分偏振光可视为自然光与线偏振光的叠加。=+(obtainmentandtestofpolarizedlightandMaluslaw)§10-2偏振光的获得与检验马吕斯定律偏振片——能

4、够吸收一个方向的光矢量而让其垂直方向的光矢量通过，并获得线偏振光的器件。1.线偏振光的获得与检验光矢量能够通过的那个振动方向称为通光方向或偏振化方向。线栅硫酸碘奎宁电气石的二向色性线偏振光的获得自然光通过偏振片可以获得线偏振光。偏振片用于获得线偏振光时称为起偏器。偏振片用于检验偏振状态时称为检偏器。线偏振光的检验转动用于检验的偏振片观察透射光。当通光方向与入射的线偏振光振动方向垂直时，透射光强为零，即出现消光现象。如果有消光，则表明入射光为线偏振光；否则，不是线偏振光。如果入射检偏器的光是部分偏振光，透射光如

5、何？Malus定律1809年实验2.Malus定律入射的线偏振光振动方向与检偏器P2的通光方向成任意角时，出射光的强度为多大？设入射线偏振光光矢量的振幅为A0，通过P2的光矢量振幅为A。因检偏器只允许P2方向的光矢量振动分量通过，故有相应的光强关系为两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（）A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强D、透过

6、偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强例：A[例]光强为I0的自然光通过通光方向相互垂直的两块偏振片。现将第三块偏振片插入此两偏振片之间，并令其通光方向与第一块偏振片的通光方向成角，求透过第二块偏振片的光强。解：透过第一块偏振片的光强为透过第三块偏振片的光强为透过第二块偏振片的光强为P1P3P2P1例自然光通过两个偏振化方向的夹角为60°的偏振片后，透射光强为I.若在两偏振片间再插入另一偏振片，它与前两者的偏振化方向的夹角均为30°，则此时透射光光强为多少？IP解I0I1P1I′PI0P2I1I2例一束光由自然光

7、和线偏振光混合组成，当它通过一转动的偏振片时，透射光光强的最大值是最小值的5倍。求入射光中自然光和线偏振光的光强各占入射光光强的几分之几？解设入射光光强为I0，其中自然光光强为I10，线偏振光强度为I20设通过偏振片后的光强分别为I，I1，I2§10-3反射和折射时光的偏振(polarizationofreflectionlightandrefractionlight)实验表明：当自然光在两种各向同性的介质分界面上反射和折射时，反射光和折射光的偏振态将发生变化：一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光。当为特定角时

8、，反射光为线偏振光，且光矢量垂直于入射面（折射光仍为部分偏振光），该特定角满足——Brewster（起偏)角1812年实验中得到，称为Brewster定律。的等价条件为：反射光线垂直于折射光线，即。光的电磁理论建立后，Brewster定律可以从该理论推导出来：设垂直于入射面的光矢量称为s光；平行于入射面的光矢量称为p光。理论上导出s光和p光的能量反射率分别为