fang第十五章波动光学基础

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1、UniversityPhysicsXi’anJiaotongUniversityAipingFangapfang@mail.xjtu.edu.cn11/28/2012UniversityphysicsAPFang15-9线偏振光自然光光的偏振态(polarizationstate)：自然光、关注的主要问题：当光入射到物质中，其偏振态发生哪些变化？当光经过偏振器件时，偏振光强度如何变化？偏振光如何干涉？一、线偏振光面对光传播方向（光振动平行板面）（光振动垂直板面）线偏振光的表示法部分偏振光、线偏振光、圆偏振光、

2、椭圆偏振光振动面UniversityphysicsAPFang线偏振光沿相互垂直方向分解:二、自然光（naturallight）各方向振动态均衡一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光自然光的分解普通光源随机发射出大量原子光波列自然光的表示法：三、部分偏振光(partialpolarization)介于线偏振光和自然光之间的情况：UniversityphysicsAPFang部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直、不等幅、不相干的线偏振光部分偏振光——线偏振光和自

3、然光的混合部分偏振光的表示法：平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强四、偏振度(degreeofpolarization)设部分偏振光强度为,自然光强度为强度为，线偏振光，则有偏振度线偏振光部分偏振光自然光UniversityphysicsAPFang15-10起偏与检偏马吕斯定律一、起偏与检偏自然光起偏检偏线偏振光线偏振光二、马吕斯(Malus)定律（1809年）当当偏振片的应用：太阳镜，照相机的滤光镜等。偏振片ABUniversityphysicsAPFang例1：将两块理想的偏振片共轴放置，用强度为和强度

4、为的平面偏振光同时垂直入射到上，从透射之后，又入射到上。求：将以光线为轴转动一周，该系统透射光强的变化？解：设平面偏振光与成角。自然光与偏振光通过第一块偏振片的光强为：——消光位置自然光UniversityphysicsAPFang例2：设在两互相正交的偏振片中夹有一个以旋转的偏振片。试求：以自然光入射时，系统透射光的强度变化规律？解：如果没有则在任意时刻注意:以上讨论都假设偏振片对通过的光完全没有吸收。UniversityphysicsAPFang15-11反射光和折射光的偏振布儒斯特定律一、反射和折射时光的偏振

5、自然光部分偏振光部分偏振光线偏振光部分偏振光自然光二、布儒斯特定律（D.BrewsterLaw）入射面当变化到某一角度时，反射光就不再是部分偏振光，而是振动面垂直于入射面的线偏振光，且反射光与折射光相互垂直。UniversityphysicsAPFang——布儒斯特角——布儒斯特定律(1812年)例：(玻璃)，则：(空气)，讨论：1.分析下列图形中的偏振情况UniversityphysicsAPFang当玻璃片堆准线偏振光2.玻璃片堆折射起偏时，线偏振光自然光片堆上多次反射去除垂直振动成分，使透射光几乎全为振动面平

6、行于入射面的光。在玻璃例：将介质板放在水中，板与水面的夹角为，已知现欲使水面和介质反射光均为线偏振光，试求解：布儒斯特定律的应用UniversityphysicsAPFang在中：注意：熟悉偏振光的图示方法，熟悉布儒斯特定律的应用15-12晶体双折射一、圆偏振光椭圆偏振光UniversityphysicsAPFang轨迹为一椭圆1.当振动同相位为一，三象限的线偏振光。2.当振动反相位为二，四象限的线偏振光。时时两相互垂直、同频、相差恒定的线偏振光：UniversityphysicsAPFang右旋正椭圆偏振光3.当

7、滞后4.当滞后左旋正椭圆偏振光5.当为斜椭圆偏振光时时为其它值时当当时,为顺时针方向椭圆时,为逆时针方向椭圆垂直方向同频线偏振光的合成，依赖于相位差的取值。UniversityphysicsAPFangUniversityphysicsAPFang方解石(CaCO3)二、晶体双折射现象及概念双折射(birefringence)寻常光和非常光——寻常光——非常光（Extraordinarylight）e光折射线不一定在入射面内O光e光一束光入射到各向异性介质后出现两束折射光线----双折射现象满足折射定律（Or

8、dinarylight）不满足折射定律UniversityphysicsAPFang双折射光的三个特点：（1）均为线偏振光，偏振态相互垂直。o光e光（2）当垂直入射时，一般（3）对寻常光来说，对非寻常光来说，一般晶体的光轴（Opticalaxis）实验发现，晶体存在一个特殊方向，当光沿该方向传播时，无双折射，该方向称为晶体的光轴。方解石光轴78o102o