大学物理-多媒体课件 -3 光的偏振

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1、1波动光学光的偏振2005年秋季学期第5章陈信义编2§5.1光的偏振状态一、完全偏振光E播传方向振动面线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：EEyExyx1、线偏振光（linearlypolarizedlight）线偏振光表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面·面对光的传播方向看光矢量E光矢量垂直于传播方向32、圆偏振光（circularlypolarizedlight）线、圆和椭圆偏振光完全偏振光椭圆偏振光（ellipticallypolarizedlight）右旋椭圆偏振光右旋圆偏振光观测0yyxz传播方向/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E观测4为某个确定值的

2、线偏振光的合成。右旋圆偏振光的合成。圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差线偏振光则可以看成是两束频率相同、相位相同、振幅相同、传播方向也相同的左、相位差/2或3/2xyyx·x，y振幅相同，相位差不等于0，和2/2，，3/25二、完全非偏振光自然光（naturallight）垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光的表示法：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···不相干6三、部分偏振光表示法：自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合，偏振光。分解不相干平行板面的光振

3、动较强········垂直板面的光振动较强就是这种部分偏振光，天空中的散射光和水面的反射光它可以分解如下：7四、偏振度（degreeofpolarization）Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度It—部分偏振光的总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度完全偏振光（线、圆、椭圆）P=1自然光（非偏振光）P=0部分偏振光0

4、获得偏振光（常用）9非偏振光I0线偏振光IP偏振化方向（通光方向）二、马吕斯定律（Maluslaw）I0IPPE0E=E0cos线偏振光的起偏马吕斯定律（1809）—消光···10三、线偏振光的检偏检偏：用偏振器件检验光的偏振态I?P待检光若I不变，是什么光？若I变，有消光，是什么光？若I变，无消光，是什么光？然光混合而成的部分偏振光设入射光可能是自然光线偏振光或由线偏振光与自或旋转【演示】线偏振光的起偏和检偏11四、偏振片的应用偏振片的应用很多，例如：作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。制成偏光眼镜，可观看立体电影。若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与作为许多光学

5、仪器中的起偏和检偏装置。可以避免汽车会车时灯光的晃眼。地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，12§5.3反射和折射光的偏振*散射光的偏振一、反射和折射时光的偏振自然光反射和折射后成为部分偏振光·······n1n2iir··S分量P分量反射光垂直入射面的分量（S）比例大，折射光平行入射面的分量（P）比例大，入射角i变反射、折射光的偏振度也变。13i=i0时，反射光只有S分量：i0—布儒斯特角（Brewsterangle）或起偏角i0+r0=90由得布儒斯特（Brewster）定律（1812年）·····n1n2i0i0r0线偏振光··S··14【思考】如何测量不透明介质的折

6、射率？例：外腔式激光管加布儒斯特窗减少反射损失则：若n1=1.00（空气），n2=1.50（玻璃），·i0···········i0i0·激光输出布儒斯特窗M1M2·i0垂直分量损耗大，不能形成激光，但平行分量能形成激光。15有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰16对布儒斯特定律的定性解释：折射光波在第二种介质中激起电子做受迫振动，振动方向沿光矢量方向。振动的原子可看做是电偶极子辐射次波，这些次波传回第一种介质相干叠加形成反射波。·····n1n2i0i0r0线偏振光··S··P当以布儒斯特角入射时，反射光垂直于折射光。在入射点处，P分量的振动方向正好沿着反射

7、光线的方向，因电磁波是横波，所以反射光只有S分量。17二、玻璃片堆起偏和检偏1、起偏：当时反射光是线偏振的，可用来起偏。但单次反射的反射光强太低（只占15％），而且方向发生变化，使用不方便。因此更多利用时的折射光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。【演示】玻璃片堆起偏················i0接近是线偏振光··············玻璃片堆线偏振光18若反射光光强不变入射光是自然光；若反射光光强变且有消光入射光是线偏振光；若反射光光强变且无消光入