哈尔滨工程大学-光学（波动课件）5

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1、第六章光的偏振&光在晶体中的传播第六章光的偏振和光在晶体中的传播1、自然光和偏振光2、起偏器与检偏器、马吕斯定律3、菲涅耳公式（补充内容）4、双折射现象5、惠更斯作图6、波片和补偿器7、偏振光的干涉8、人为双折射9、旋光性,测糖术光波是横波。将平面电磁波函数代入E=0和H=0，得到Ek和Hk，即电磁场振荡方向与波矢方向正交，在与波矢正交的横平面中振荡，即自由空间中光波为横波。电场和磁场之间正交和同步。可知：偏振态:电场矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。线偏振光自然光部分偏振光椭圆偏振光圆偏振光1、线偏振光E播传方向振动面线偏振光可

2、沿两个相互垂直的方向分解EEyExyx·面对光的传播方向看线偏振光的表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面2.自然光没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、无固定相位关系的线偏振光。自然光的表示法：···3.部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、无固定相位关系线偏振光。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··偏振度：式中Imax和Imin分别是最大振幅和最小振幅对应的光强。对于线偏振光，Imin=0，P=1。对于自然光，

3、Imax=Imin，P=0.对于部分偏振光，0

4、812)法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。1808年起在巴黎工艺学院工作。1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。马吕斯从事光学方面的研究。1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。他研究了光在晶体中的双折射现象，1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振仪器。二、起偏器和检偏器马吕斯定律两向色性的有机晶体，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

5、个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行与该方向的振动通过。偏振片（Polaroid）1928年一位19岁的美国大学生（E.H.Land）发明的。是获得线偏振光的平面片状器件，通常用P表示。起偏的原理：利用某种光学的不对称性,如物质的二向色性，散射，反射和折射，双折射….用偏振片起偏,在忽略偏振片的吸收的情况下出射光强xyzz线栅起偏器入射电磁波起偏原理类似于导电线栅的作用。(如把富含自由电子的碘附在拉伸的塑料薄膜上）偏振片在液晶显示上应用偏光显微镜(polarizingmicroscope)研究对象：具有双折射性质的旋光物质。特　　

6、点：在镜筒中加了两块偏振片。原　　理：无样品时，两偏振片互相垂直，视野是暗的。有双折射性的生物组织：纤维、染色体、淀粉粒、细胞壁区别肿瘤细胞：常细胞对偏振光是左旋，而肿瘤细胞对偏振光是右旋。普通显微镜偏光显微镜立体电影检偏器：利用偏振片检验光线的偏振化程度起偏器：自然光通过偏振片后变为线偏振光起偏器检偏器I0I1I2P1P2检偏器旋转一周，光强两亮两暗在线偏振光的光路中插入检偏器，检偏器旋转一周在自然光和圆偏振光的光路中插入检偏器，检偏器旋转一周在光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋转，屏上亮暗无变化。部分偏振光和椭圆偏振光的光路中插入检偏器，检

7、偏器旋转一周检偏器旋转一周，屏上光强两强两弱。根据上面的实验，可以区分出线偏振光，但是无法区分自然光和圆偏振光，也无法区分是部分偏振光还是椭圆偏振光，关于自然光和圆偏振光、部分偏振光和椭圆偏振光的区分，以后讲解。PE0E=E0cos——消光马吕斯定律PI0I线偏振光经过偏振片前后的光强关系例题：有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，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。求：出射光的光强随时间的变化关系。解：三、反射光、折射光和散射光的偏振自然光在

8、两种各向同性介质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振动(S)多于平行振动(P)