大学物理课件14光的偏振

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1、第十四章光的偏振§14-1自然光和偏振光§14-2起偏与检偏马吕斯定律§14-3反射和折射时光的偏振§14-4光的双折射现象§14-1自然光和偏振光电磁波中起光作用的是电场矢量(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§14-1自然光和偏振光1.自然光在垂直于光传播方向的平面内，各个方向光矢量的振幅相等§14-1自然光和偏振光2.线偏振光光矢量只沿一个固定方向振动(又称平面偏振光)振动面光矢量§14-1自然光和偏振光3.部分偏振光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§14-1自然光和偏振光在垂直于光的传播方向的平面

2、内，光矢量以一定的频率旋转4.圆和椭圆偏振光椭圆偏振光：矢量端点轨迹为椭圆圆偏振光：矢量端点轨迹为圆§14-1自然光和偏振光偏振片§14-2起偏与检偏马吕斯定律一、起偏与检偏偏振片：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§14-2起偏与检偏马吕斯定律检偏：用偏振片检验光线的偏振化程度起偏：自然光通过偏振片后变为线偏振光起偏检偏§14-2起偏与检偏马吕斯定律二、马吕斯定律----马吕斯定律§14-2起偏与检偏马吕斯定律(1)a=0或a=1800时,I2=I1光强最强讨论：(2)a=900或a=2700时,I=0光强最弱问题：之间插入另一

3、偏振片，情况如何？§14-2起偏与检偏马吕斯定律§14-2起偏与检偏马吕斯定律[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：(1)无吸收时根据马吕斯定律§14-2起偏与检偏马吕斯定律(2)10%吸收时§14-2起偏与检偏马吕斯定律[例2]强度分别为I1、I2的自然光和线偏振光同时垂直入射于偏振片P1，在E处观察通过偏振片P2后的光强。(1)P1任意放置后不动,将P2以光线方向为轴转动一周,计算并讨论在E处所观察的光强变化情况；(2)要在E处得到最大光强，应如何实现?解：(1)设P1、P2的偏振

4、化方向夹角为§14-2起偏与检偏马吕斯定律入射偏振光振动方向与P1偏振化方向夹角设为自然光：线偏振光：因I1”和I2”是非相干光§14-2起偏与检偏马吕斯定律即在E处观察到的光强随P2的转动而周期性变化时时(2)在E处得到最大光强，须同时满足，则§14-2起偏与检偏马吕斯定律§14-3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：特点：反、折射光均为部分偏振光反射光垂直入射面的振动较强，折射光反之§14-3反射和折射时光的偏振二、布儒斯特定律1812年布儒斯特发现：布儒斯特角此时有由折射定律§14-3反射和折射时光的偏振----布儒斯特定律某入射角时，反射光为线

5、偏振光，振动方向垂直于入射面说明：(1)i=i0时，反射光为线偏振光，折射光仍是部分偏振光，但此时偏振化程度最高(2)反射光光强较弱，折射光较强(3)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光§14-3反射和折射时光的偏振[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§14-3反射和折射时光的偏振又§14-3反射和折射时光的偏振§14-4光的双折射现象一、双折射现象双折射双折射双折方解石晶体o光e光寻常光(o光)：遵

6、守折射定律非常光(e光)：不遵守折射定律§14-4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§14-4光的双折射现象二、双折射光的偏振特点1.概念光轴：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单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石、石英等双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云母、硫磺等§14-4光的双折射现象主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面主平面：o光或e光与光轴组成的平面光轴法线主截面光轴o光e光§14-4光的双折射现象一般情况下，e光不一定在入射面内，o光和e光的主平面并不重合光轴o光光轴e光o光主平面e光主平面光轴o光e光§14-4光的双

7、折射现象(1)o光和e光均为线偏振光2.特点§14-4光的双折射现象(2)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e光§14-4光的双折射现象(3)当入射面是晶体的主截面时,o光和e光的主平面重合，此时o光与e光的振动方向相互垂直光轴§14-4光的双折射现象三、双折射现象的解释原因：o光在晶体内的速度各向同性，e光却是各向异性o光：子波波面为球形面e光：子波波面为椭球面正晶体负晶体§14-4光的双折