哈尔滨工业学 光学习题课 5光的偏振.ppt

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1、光的偏振基本概念和公式复习例题分析作业题分析1基本概念和公式复习一基本概念1光的偏振线偏振光自然光部分偏振光圆偏振光当坐标系为如图所示在与光的传播方向垂直的平面上光的电矢量可能有的各种振动状态称为光的偏振态。2五种偏振态椭圆偏振光则为圆偏振光，强度为：若,且23马吕斯定律4偏振度5自然光能够被两束线偏振光代替这两束线偏振光特征：（3）两者之间的位相差随时间变化，不稳定。6正入射时的振幅反射和透射率（1）方向任意，互相垂直；7布儒斯特角当光波按布儒斯特角入射时有：反射光线与折射光线垂直，反射光是仅有S振动分量（垂直入射面）的线偏振光。适用条件：线偏振光（2）

2、光强均为；,则：和38斯托克斯倒逆关系9半波损1）定义：光波在介质分界面上反射或折射时，光程没有改变，振动位相突然改变的现象称为半波损。2）表观光程差和几何光程差的关系：3）反射光和透射光与入射光相比的半波损在正入射和掠入射的情况下，光从光疏媒质到光密媒质时反射光与入射光相比有半波损。在正入射情况下，光从光密媒质到光疏媒质时反射光与入射光相比无半波损。在任何情况下透射光都没有半波损。4）两平行平面的两条反射光之间和两条透射光之间的半波损两反射光之间无半波损，两透射光之间有半波损两反射光之间有半波损，两透射光之间无半波损或或41求透过偏振片后的光强度2求振幅

3、、光强和能流反射率和透射率3求反射或透射光的偏振度4求反射或透射光的偏振态二需要解决的偏振态问题5例题分析1只用两片偏振片，如何放置才能使一束线偏振光的振动面旋转900，并且使透过两偏振片后的光强度最大，此最大值与入射光强度的比值是多少？解:方法：马吕斯定律设入射的线偏振光的光强为：最大值与入射光强的比值是P1P2xy62．自然光以布儒斯特角入射到N块置于空气中的平行玻璃板组成的玻片堆上，空气和玻璃的折射率分别为n1和n2。求最终的透射光的偏振度，（忽略玻璃对光的吸收和多次反射）。设入射的自然光的光强为解：将入射光分解成P和S方向的两束线偏振光，光强分别为

4、7一片玻璃片有两个反射面，透过N块玻璃片后光强变为其P、S分量为和其中P分量每次都全部透过，S分量每次都部分透过，因此P分量的光强大于S分量的光强。则有:由于每块玻璃片的性质均相同，故通过N块玻璃片后有：8由菲涅耳公式可得：求解布儒斯特角入射情况下的反射、透射率93．左旋圆偏振光以500角入射到空气玻璃分界面上，已知空气和玻璃的折射率分别为n1=1和n2=1.5，求分界面上反射光和透射光的偏振态，若光波垂直入射又如何？解：解题步骤：1建立随向坐标系，画出入射光波的偏振态图。2写出入射光波的分量振动方程式，再对应成复振幅分量公式3利用菲涅耳公式求出反射光波和

5、透射光波的复振幅分量公式，再对应成相应的分量振动方程式。4对照各种位相差的偏振态图确定反射光和透射光的偏振态。具体求解：1）斜入射时求反射光波的偏振态（1）建立随向坐标系，画出入射光波的偏振态图。10（2）复振幅分量（3）由和，以及菲涅尔定律知11（4）作电矢量运动图：反射光变为如图的右旋椭圆偏振光，强度变弱。2）垂直入射时求反射光波的偏振态反射光变为如图所示的右旋圆偏振光，强度变弱。12注意：虽然反射光变为右旋圆偏振光了，但若将入射光与反射光相互比较，反射光与入射光的实际旋向相同。之所以反射光变为右旋圆偏振光了，是因为反射光的传播方向与入射光的传播方向相

6、反了，而我们确定圆偏振光的旋向时又必须迎着光的传播方向观察。3）斜入射时透射光的偏振态透射光变为如图所示的左旋椭圆偏振光，强度稍弱。4）垂直入射时透射光的偏振态透射光仍为如图所示的左旋圆偏振光，但强度稍弱。13作业题分析P245-1P1P2解：设入射的自然光的总强度为则通过第一个偏振片P1后，透射光变为振动方向平行于P1的线偏振光，强度为若第二个偏振片P2与第一个偏振片P1的透振方向的夹角为θ，通过P2的光强I2（马吕斯定律）(1)(2)14P245-2解：通过第一个偏振片P1后，透射光变为振动方向平行于P1的线偏振光，强度为设入射的自然光的总强度为，通过

7、四块偏振片的光强依次为根据马吕斯定律：15P264-3、4解：（1）由空气到玻璃的全偏角（2）由玻璃到空气的全偏角注意：由此可见，光束射到空气中的平行玻璃板上，当上表面反射发生全偏振时，则折射光在下表面的反射也将发生全偏振，且每一界面反射的全部都是S分量。自然光入射计算折射光偏振度的一般公式自然光的S分量和P分量的强度相等玻片堆起偏器的理论根据全偏角入射时，折射光的P分量强度为极大，S分量强度为极小16利用菲涅耳公式由上式可知：公式对n1和n2是对称的，即互换n1和n2公式不变。由空气到玻璃或由玻璃到空气的折射光的偏振度相等，即：（3）17在全偏角入射条件

8、下，若自然光透过N块相同的玻璃板，则透射光的偏振度为：（4）透过一