4.1 偏振光与自然光

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1、偏振光与自然光立体电影和偏振在观看立体电影时,观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银幕上看到的景象才有立体感。如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了。这要从人眼看物体说起，人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个

2、不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左

3、眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置。这里就不涉及了。2）化工、制药：利用振动面的旋转（旋光效应），测量溶液浓度；3）地质、生物、医学：广泛使用偏振光干涉仪、偏振光显微镜；还有立体电影的拍摄与放映4）航海、航空：使用偏光天文罗盘；偏振光有广泛的应用：1）机械工业：利用偏振光的干涉分析机件内部的应力分布——光测弹性力学；第一节偏振光概述光的干涉和衍射现

4、象：光的波动性光的偏振和在光学各向异性晶体中的双折射现象：光的横波性一、偏振光和自然光对于平面电磁波，电场强度矢量——光矢量的振动方向与传播方向垂直。光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光的偏振性。横波和纵波的区别——偏振纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。最常见的偏振光有五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。XY（1）自然光：普通光源发

5、出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。自然光的表示法：用两个独立的(无确定相位关系)、相互垂直的等幅振动来表示。图中，圆点表示垂直于纸面的振动，短线表示平行于纸面的振动。特点：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；...xy自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定

6、的相位关系，各占总光强的一半。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。Ex和Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动总光强——非相干叠加（2）线偏振光将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光，称为完全偏振光。EEyExyx·····光振动垂直纸面光振动平行纸面定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。线偏振光也可以用传播方向相同、相位相

7、同或相差、振动相互垂直的两列光波的叠加描述。（3）部分偏振光彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合,称部分偏振光，它介于自然光与线偏振光之间。部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振动较弱。部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光平行于纸面的光振动的平均值大于垂直于纸面的光振动的平均值。垂直于纸面的光振动

8、的平均值大于平行于纸面的光振动的平均值。（4）椭圆偏振光和圆偏振光光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转(左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆偏振光，如图所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。xyxy右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光规定：迎着光线看（对着光的传播方向），光矢量顺