清华大学大学物理-光的偏振

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1、§5.1光的偏振状态§5.2线偏振光的获得与检验§5.3反射和折射光的偏振§5.4双折射现象§5.5椭圆偏振光和圆偏振光§5.6偏振光的干涉§5.7人工双折射§5.8旋光现象第5章光的偏振§5.1光的偏振状态一.完全偏振光·面对光的传播方向看1.线偏振光关于几种光的偏振状态的概念。Ezxy振动面光矢量（）只在一个固定平面内沿单一方向振动的光叫线偏振光，或平面偏振光。线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：EEyExyx表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面线偏振光可以看成两个相互垂直的同频率的简谐光振动的合成，它们的相

2、位差是光的偏振性说明了:光是横波。2.圆偏振光光矢量的大小不变，但其方向绕传播方向匀速转动，这样的光称为圆偏振光。yyxz传播方向/2xE0迎着光的传播方向看,任一固定点（z为定值）处，的矢端轨迹是一个右旋的圆。右旋圆偏振光随z的变化右旋（迎光看）左旋（迎光看）yxyExEy0yxyExEy0圆偏振光是怎么产生的呢？传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差、且振幅相等的两束线偏振光可以叠加成圆偏振光。不同，椭圆形状、旋向也不同。=3/2=5/4=7/4==/2=/4=0yx=3

3、/4回顾右旋圆偏振光的合成。反之，线偏振光则可以看成是两束频率相同、相位相同、振幅相同、传播方向亦相同的左、·3.椭圆偏振光椭圆偏振光与圆偏振光完全类似，区别仅在于右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光迎着光的传播方向看,任一固定点（如z=0）处，的矢端在画一个右旋的椭圆。右旋椭圆偏振光随z的变化yyxz传播方向/2xE0二.自然光大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。我们设想把每个波列的光矢量都沿x、y轴分解，然后将所有波列光矢量的x分量叠加起来，成为总光波光矢量的x分量Ex.yxz

4、自然光的表示法总光强——非相干叠加自然光可以分解为两个振动方向互相垂直的、等振幅的、不相干的线偏振光。用同样办法得到总光波光矢量的y分量Ey注意：这里的Ex和Ey是独立的振动,无固定相位关系；EyEx或三.部分偏振光表示法：自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合，偏振光。分解非相干平行板面的光振动较强········垂直板面的光振动较强反射光就是这种部分偏振光，天空的散射光和水面的它可以分解如下：四.偏振度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

5、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

6、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思考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，§5.3反射和折射光的偏振一.反射和折射时光的偏振·······n1n2iir·自然光反射和折射

7、后成为部分偏振光·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。i=i0时，反射光只有S分量：i0—布儒斯特角或起偏角i0+r0=90由有—布儒斯特定律（1812年）·····n1n2i0i0r0线偏振光··S··反射光情况如何?思考这时自然光沿折射线反向入射产生的（BrewsterLaw）▲外腔式激光管加装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·

8、i0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二.玻璃片堆起偏和检偏1.起偏自然光从空气→玻璃：(透射光接近完全线偏振光强度几乎50%)(反射光是完全线偏振光强度几乎50%)················i0··············玻璃片堆空气→玻璃玻璃