大学物理第5章 光的偏振PPT.ppt

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1、第五章光的偏振光的波动性光的干涉、衍射.光波是横波光的偏振.根据Maxwell电磁理论,光是一种电磁波,在光与物质相互作用时,主要是横向振动着的电场强度矢量(光矢量)起作用。光矢量的各种振动状态使光具有各种偏振状态。*光的偏振状态*线偏振光的获得与检验*反射和折射时光的偏振*双折射现象主要内容1.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。定义：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。说明：只有横波才具有偏振现象，偏振现象是横波区别于纵波的最明显的特征。机械横波与纵波的区别

2、机械波穿过狭缝一、光的偏振性§5.1光的偏振状态(Polarizationoflight)2.光的偏振性：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。光的偏振性说明光波是横波非偏振光(自然光)完全偏振光（线偏振光）部分偏振光根据偏振状态振动面在空间各个方向高速随机变化的，或者说由大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。XYZE没有优势方向特点：在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概率均等.

3、自然光的分解自然光可以用下图表示一束自然光可等效地分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的分振动。非相干叠加二、偏振态的分类非偏振光(自然光)振动面u光矢量（）只在一个固定平面内沿单一方向振动的光叫线偏振光（也称平面偏振光）。光振动方向与传播方向决定的平面称为振动面.·线偏振光表示法完全偏振光（线偏振光）完全偏振光和自然光是两种极端情形，介于二者之间的一般情形是部分偏振光。部分偏振光可以看成自然光和线偏振光的混合。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。部分偏振光表示法在纸面内的

4、光振动较强垂直纸面的光振动较强部分偏振光右旋椭圆偏振光yyxz传播方向/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E0椭圆偏振光和圆偏振光一、起偏和检偏起偏----从自然光获得偏振光叫“起偏”。偏振器（起偏器）----能将自然光变为偏振光的光学器件。检偏----检验一束光是否是偏振光叫“检偏”。检偏器--检偏的光学器件。●起偏的原理:利用某种形式的不对称性,如（1）物质的二向色性（某些物质能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过,这种性质称二向色性.（2）散射，（3）反射和折射，（4）双折射….§5.2线偏振光的获得与检验●偏振片（P

5、olaroid）1928年一位19岁的美国大学生（E.H.Land）发明的。例如：把硫酸碘奎宁的针状粉末有序地蒸镀在透明的基片上。起偏偏振化方向起偏器偏振片是由自然光获得线偏振光的平面片状器件。是利用晶体的二向色性起偏。（对某一方向的光振动有强烈吸收）,它只允许某一特定方向的光振动通过.起偏器检偏器●偏振片既可“起偏”又可“检偏”。检偏器检偏起偏器设入射光可能是自然光、线偏振光或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？以光线为轴转动P:I不变—？I变，有消光—？I变，无消光—？自然光线偏振光部分偏振光I?P待检光讨论问题一般情况下I=？检偏器起偏器

6、NM马吕斯(EtienneLouisMalus1775-1812)法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎。1808年发现反射光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律；1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。1811年，他发现折射光的偏振。二、马吕斯定律强度为I0的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度为：I=I0cos2α其中α为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化方向之间的夹角。PI0IPE0E=E0cos马吕斯定律（1809）E=E0cos——消光为其它值时推导过程★马吕斯定律光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P

7、2、P3后光强为I0/8，已知P1P3，问：P1、P2间夹角为何？解分析P1P2P3I0I3=I0/8P3P1P2I1I2例题1例2有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为;当它们偏振化方向间的夹角为时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为,且.求两束单色自然光的强度之比.解设两束单色自然光的强度分别为和.经过起偏器后光强分别为和.经过检偏器后在两块正交偏振片之间插入另一块偏振片，光强为的自然光垂直入射于偏振片，讨论转动透过的光强与转角的关系.讨论若在间变化，如何变化？你能

8、说明为什么吗？？例题：在透振方向正交的起偏器M和检偏器N之间，插入一片以角速度旋转的理想偏振片P，入射自然光强为I0，试求由系统出射的光强是多少？•