光学教程第五章课件.ppt

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1、Chap.5PolarizationofLight第5章光的偏振1主要内容光在各向同性介质面上的反射、折射时的偏振现象在各向异性介质面中传播过程发生的双折射现象偏振光的产生和讨论偏振光的干涉25.1自然光与偏振光5.1.1、光的偏振性.纵波：波的振动方向与波的传播方向相互平行；如声波。横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直。如张紧的柔软的绳、电磁波。偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。只有横波才有偏振现象。3电磁波是横波，电磁波是偏振的。光波是电磁波，光波也是横波，光波是偏振的。观察到光波的偏振，就说明光波的横波性。光的五种偏振态：自然光、部

2、分偏振光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。45.1.2、自然光与偏振光自然光：具有在轴对称的各个方向上电矢量的时间平均值是相等的这种特点的光称为自然光。它是由轴对称分布、无固定相位关系的大量线偏振光集合而成的。即：它可以看作是两个振幅相同、振动相互垂直的非相干的线偏振光的叠加。一般光源所发出的光，按统计理论，满足上述要求，即一般光源所发出的光为自然光。5.2,:0220IIIIIAAI得：yxyxyx==+=+=,:22AIAI由yyxx==由统计平均有：6线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于某一确定平面内（投影为直线）。也叫平面偏振光。振动

3、面：电矢量和光的传播方向所构成的平面。75.2.1、由二向色性产生的线偏振光二向色性：是指有些晶体对不同方向振动的电矢量，具有选择吸收的性质。如：电气石（晶体）、聚乙烯醇片、硫酸碘奎宁晶体等。偏振片：只允许某一方向的电矢量的光通过，该方向为偏振片的透振方向。含有平行地排列起来的长链聚合物分子的薄膜就是一偏振片。5.2线偏振光与部分偏振光8透振方向：偏振片上能透过电矢量振动的方向。起偏器：能以某种方式选择自然光中的一束线偏振光，而摈弃另一束线偏振光的光学器件。用来产生平面偏振光的器件。自然光经过起偏器后可以转变成线偏振光。检偏器：能够将偏振光以特殊的光

4、强形式显现。用来检验平面偏振光的器件偏振片既可以用作起偏器，也可以用作检偏器9线偏振光的电矢量：）（）（kztyAxAyExEEyxyx-±=+=ÙÙÙÙwcos0010马吕斯定律：偏振片的特点是只允许电振动沿透振方向的光通过；自然光通过无吸收的理想偏振片后其强度应减为原来的一半。yxyxIIIIII+===00.2Q11如图：自然光通过偏振片P1后为振幅为A，方向平行于P1的透振方向的平面偏振光光继续传播，通过与P1的透振方向成角的偏振片P2时，只有过与偏振片P2的透振方向平行的、振幅为的平面偏振光才能透过。有：线偏振光通过检偏器后透射光强随角变化

5、的规律：22cosAIII==其中qqqP1P2AAqq125.2.2、反射光的偏振态⒈反射光的偏振态当一束自然光在两种介质界面上反射和折射时，反射光和折射光的传播方向由反射定律和折射定律决定，而其偏振态则由电磁场的边界条件决定（菲涅尔公式）：)sin()sin()cos()cos()sin()cos()cos()sin()()(2121212121212121212111-+-+=+-++=+-=¢iiiiiiiiiiiiiiiiiitaniitanAAppQ13讨论：①在)cos()cos(21211111-+¢=¢iiiiAAAAsspp).

6、(-+”号、即“若不考虑其方向)sin()sin(212111+--=¢iiiiAAss而：11900ii1111ssppAAAA¢=¢==时，有：及o相等。垂直分量的值的值与平行分量即：反射光中电矢量的自然光的轴对称性）又111111(spspspAAAAAA¢¢¢=¢=Q反射光为自然光。14②当自然光以其它任何角度（除0°、90°外）入射时，有)cos()cos(2121iiii-<+的值。是小于垂直分量的值总分量反射光中电矢量的平行即：且：111111,spspspAAAAAA¢¢¢<¢=Q反射光为部分偏振光光15⒉部分偏振光的图示：⒊偏振

7、度P：讨论：①if：②if：.minmaxminmaxP偏振程度的量度IIII+-=非偏振光—反射光是自然光.,0:,minmax==pthenII偏振度最大的光，即全偏振光—反射光是线偏振光.,1:,0min==pthenI16⒋布儒斯特定律：斯特定律布儒对折射率全偏振角的正切等于相即：-12nn表示，儒斯特角，用布射角称为全偏振角偏振光。这个特殊的入线面的分量，即反射光是光中只剩下垂直于入射完全不能反射，反射此时电矢量的平行分量即：-i，即=¢1.0Ap时，有当=¢=+1121090AAiippo10=====-10101010121210)(

8、102cossin)1090sin(sinsinsinnnitaniiiiiiinntanoQ+-=¢212