波动光学 光的偏振.ppt

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1、光的偏振§7-1自然光和偏振光§7-2起偏与检偏马吕斯定律§7-3反射和折射时光的偏振§7-4光的双折射现象（Polarizationoflight）光是电磁波，起视觉效应的是电场矢量(光矢量)偏振态:光矢量的振动状态五种偏振态：自然光，线偏振光,部分偏振光,椭圆偏振光,圆偏振光§7-1自然光和偏振光在垂直于光传播方向的平面内，沿各个方向都有光振动，且各个方向光矢量的振幅相等的光1.自然光（NaturalLight）2.线偏振光（LinearlyPolarizedLight）光矢量只沿一个固定方向振动的光(又称平面偏振光)振动面光矢量3.部分偏振光（

2、PartiallyPolarizedLight）在垂直于光传播方向的平面内，各方向都有光振动，但振幅不等的光在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量以一定的频率旋转。矢量端点轨迹为椭圆时称其为椭圆偏振光，轨迹为圆时称其为圆偏振光4.圆偏振光和椭圆偏振光偏振片§7-2起偏与检偏马吕斯定律偏振片（Polaroid）：吸收某方向光振动，而与其垂直方向的光振动能通过的装置偏振化方向偏振化方向：能通过光振动的方向一.起偏与检偏★利用偏振片检验光线的偏振化程度，称为检偏★自然光通过偏振片后变为线偏振光，称为起偏起偏检偏二.马吕斯定律（Maluslaw）----马吕斯定律▲

3、=0或=1800时,I2=I1光强最强讨论：▲=900或=2700时,I=0光强最弱[例1]两平行放置的偏振片,偏振化方向成300角,自然光垂直入射后,透射光与入射光的强度之比为多少?(分别讨论无吸收和10%的吸收的情况)解：无吸收时根据马吕斯定律10%吸收时[例2]如图,偏振片P1、P2，现以I1的自然光和I2的线偏振光同时垂直入射于P1，在E处观察通过P1和P2后的光强。(1)P1任意放置,将P2以光线方向为轴转动一周,计算并讨论这时在E处所观察到的光强变化情况；(2)要在E处得到最大光强,应如何实现?解：设P1、P2的偏振化方向夹角为入射线偏

4、振光振动方向与P1的偏振化方向夹角为线偏振光：因I1〞和I2〞是非相干光即在E处观察到的光强随P2的转动而周期性变化对自然光：在E处得到最大光强，须同时满足则时时§7-3反射和折射时光的偏振一.部分偏振现象自然光在两各向同性媒介分界面上反射和折射时，反、折射光均成为部分偏振光特点：反射光垂直入射面的振动较强，折射光反之二.布儒斯特定律布儒斯特角由折射定律◆1812年布儒斯特发现，当入射角为某特定值时（），反射光为振动方向垂直于入射面的线偏振光---布儒斯特定律说明：★让自然光通过玻璃片堆，可使折射光的偏振化程度增加。玻璃片足够多时，可使折射光为完全偏振

5、光★反射光光强较弱，折射光较强(它包含了全部的平行分量和大部分的垂直分量)★i=i0=tg-1n21时，反射光为线偏振光，而折射光仍然是部分偏振光,反射光与折射光垂直。布儒斯特窗：[例3]将一介质平板放在水中,板面与水平面的夹角为，如图。已知折射率n水=1.333，n介质=1.681，要使水面和介质面反射光均为线偏振光,求解：如图所示根据布儒斯特定律又1669年，巴托里奴斯（Bartholinus）发现：通过方解石（冰洲石，即CaCO3）观察物体时，物体的像是双重的。各向异性媒质（如方解石，石英等）时，将产生特殊的折射现象。各向同性媒质（如空气，水，玻璃

6、等）中遵从折射定律。一.双折射现象（DoubleRefraction）双折射双折双折方解石晶体寻常光(o光ordinary)：遵守折射定律非常光(e光extraordinary)：不遵守折射定律§7-4光的双折射现象★当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转二.双折射光的偏振特点1.概念★只有一个光轴(如方解石、石英)的晶体为单轴晶体；有两个光轴(如云母、硫磺)的晶体为双轴晶体★光轴(OpticalAxis)：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴102°AD78°102°102°102°78°如：天然方解石晶体★主平面（

7、principalplane）：e光光轴o光光轴··o光的主平面e光的主平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。说明(1)光轴在入射面时，o光主平面和e光主平面重合。(2)一般情况两个主平面并不重合。(3)o光和e光的光矢量方向相互垂直。光轴法线o光e光e光不一定在入射面内，o光和e光的主平面并不重合2.特点★o光和e光均为线偏振光★o光的振动方向垂直于它自己的主平面，e光的振动方向平行于它自己的主平面o光光轴★光轴位于入射面内,o光和e光主平面重合(一般夹角很小)，此时o光与e光的振动方向相互垂直光轴e光光轴三.双折射现象的解释原因:o光在晶体内的速

8、度是各向同性的,而e光却是各向异性的o光：子波波面为