第 5 章 光的偏振.ppt

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1、第五章光的偏振一、光的偏振状态二、线偏振光的获得与检验三、反射和折射时光的偏振四、双折射现象一、光的偏振状态电磁波中，电场、磁场与传播方向三者相互垂直，构成右旋直角坐标系。光矢量沿传播方向不具有轴对称性而是有一定的取向，称为偏振。只有横波才具有偏振现象，纵波没有。一、光的偏振状态1.在一个光列中，光矢量只在一个方向上偏振。其振动面位于一个平面内，故称之为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。2.太阳光、电灯光等是众多原子发出的光，其光矢量的偏振方向随机分布，但各方向均等。故迎着光线看，光矢量是轴对称分布的，称之

2、为自然光或非偏振光。一、光的偏振状态对所有可能的光矢量，其在x、y方向上的分量彼此间没有固定的相位关系，可以非相干叠加。yx一、光的偏振状态由于大量线偏振光轴对称分布，即一束自然光可以任意分解为振动方向相互垂直的两个强度相等而相位彼此独立无关的平面偏振光。yx一、光的偏振状态3.偏振状态介于自然光和线偏振光之间的光称为部分偏振光。一、光的偏振状态部分偏振光可以看作是自然光和线偏振光叠加而成。一、光的偏振状态自然光线偏振光部分偏振光4.圆偏振光,椭圆偏振光。一、光的偏振状态右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光yyxz传播方向

3、/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E01.微波偏振检验试验二、线偏振光的获得与检验2.偏振片二、线偏振光的获得与检验两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行与该方向的振动通过，这一方向称为偏振化振动方向。I20I=I03.起偏、检偏当自然光通过偏振片时，透过的光成为线偏振光，称为起偏。二、线偏振光的获得与检验I20I=I03.起偏、检偏二、线偏振光的获得与检验在光路上放一块相同的偏振片，当旋转

4、这一偏振片时，透射的光强不发生变化，则入射光为自然光。3.起偏、检偏二、线偏振光的获得与检验在光路上放一块相同的偏振片，当旋转这一偏振片时，若光强发生变化，则可确定入射光为偏振光，因此该偏振片可进行检偏。4.马吕斯定律二、线偏振光的获得与检验以光线为轴旋转其中一个偏振片，光强I2周期性变化。二、线偏振光的获得与检验例P.221例题1：入射光I0为自然光，四片偏振片分别顺时针转300，求透射光强。解：自然光经过第一偏振片后，光强为：经过第二偏振片后，光强为：经过第三偏振片后，光强为：经过第四偏振片后，光强为：透射光

5、强是入射光强的21%。1.装置入射光出射光观察出射光强的变化该偏振片称检偏器偏振片课堂思考：偏振光的检验。如何用实验方法区分线偏振光、部分偏振光、自然光？入射光出射光观察出射光强的变化2.检验消光不变入射光入射光入射光线偏振自然光部分偏振光强变化三、反射和折射时光的偏振自然光入射时，反射光与折射光一般不再是自然光，而是部分偏振光。反射光中垂直于入射面的光振动多于平行于入射面的光振动，折射光中平行于入射面的光振动多于垂直于入射面的光振动。垂直时三、反射和折射时光的偏振布儒斯特定律当反射光和折射光的传播方向互相垂

6、直时，反射光为振动面垂直于入射面的线偏振光，折射光为部分偏振光。i0称为起偏振角或布儒斯特角：i0+r=90ο三、反射和折射时光的偏振i0+r=90ο布儒斯特定律(1812年)若n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)，则：一般情况下反射光很弱（15%），而透射光很强并且总是部分偏振光，当入射角为布儒斯特角时，入射光中与入射面垂直的分量反射一部分，透射一部分，而与入射面平行的分量则100%全部通过。三、反射和折射时光的偏振这样透射光穿过玻璃片堆后，基本上就是具有一定光强的完全线偏振光了。四、双折射现象1.一

7、束入射光在各向异性介质中折射为两束光的现象称为双折射现象。方解石（CaCO3）双折射现象在双折射晶体内的两束折射光，一束遵循折射定律，称之为寻常光(OrdinaryLight)，记为o光，另一束不遵循折射定律，称之为非常光(ExtraordinaryLight)，记为e光。实验表明，o光和e光均为线偏振光。四、双折射现象双折射晶体内有特殊方向，光沿此方向传播时不发生双折射现象，该方向称为晶体的光轴。单轴晶体：方解石、石英、红宝石、冰。双轴晶体：云母、蓝宝石、橄榄石、硫磺。方解石晶体为平行六面体，其光轴是通过全由钝

8、角102º组成的两个顶点的体对角线的方向。四、双折射现象光线主平面(PrincipalPlane)：与光轴所确定的平面。o光的偏振方向垂直于o光的主平面，也垂直于光轴。e光的偏振方向平行于e光的主平面。四、双折射现象在晶体中，折射o光与入射光总在同一入射面内，则o光主平面与入射面总是重合的。而e光未必在入射面内，即e光主平面未必与入射面重合，这意味着e光与o光主平面不重合