大学物理光学 第5章 光的偏振ppt课件.ppt

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1、Chap.5PolarizationofLight第5章光的偏振主要内容5.1自然光与偏振光5.2  线偏振光与部分偏振光5.3  光通过单轴晶体时的双折射现象5.4光在晶体中的波面5.5光在晶体中的传播方向5.6偏振器件5.7椭圆偏振光和圆偏振光5.8偏振态的实验检验5.9偏振光的干涉Chap.5PolarizationofLight第5章光的偏振偏振态5.1自然光与偏振光一、光的偏振性.纵波：波的振动方向与波的传播方向相互平行；如声波。横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直。如张紧的柔软的绳、电磁波。偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。只有横波才有偏振现象。∵电磁波是横波∴光波也是横

2、波。（∵光波也是电磁波）线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于某一确定平面内（投影为直线）。振动面：电矢量和光的传播方向所构成的平面。5.1自然光与偏振光二、自然光具有在轴对称的各个方向上电矢量的时间平均值是相等的这种特点的光称为自然光。它是由轴对称分布、无固定相位关系的大量线偏振光集合而成的，。即：它可以看作是两个振幅相同、振动相互垂直的非相干的线偏振光的叠加。5.2   线偏振光与部分偏振光一、由二向色性产生的线偏振光二、反射光的偏振态三、透射光的偏振态5.2   线偏振光与部分偏振光起偏器：能以某种方式选择自然光中的一束线偏振光，而摈弃另一束线偏振光的光学器件。自然光经过起偏器后可

3、以转变成线偏振光。线偏振光的电矢量：一、由二向色性产生的线偏振光二向色性：是指有些晶体对不同方向振动的电矢量，具有选择吸收的性质。如：电气石（晶体）、聚乙烯醇片、硫酸碘奎宁晶体等。偏振片：含有平行地排列起来的长链聚合物分子的薄膜。透振方向：偏振片上能透过电矢量振动的方向。马吕斯定律：——线偏振光通过检偏器后透射光强随角变化的规律。注意：自然光通过无吸收的理想偏振片后其强度应减为原来的一半。二、反射光的偏振态⒈反射光的偏振态当一束自然光在两种介质界面上反射和折射时，反射光和折射光的传播方向由反射定律和折射定律决定，而其偏振态则由电磁场的边界条件决定：二、反射光的偏振态讨论：① 在②当自然光以其

4、它任何角度（除0、90°外）入射时，有二、反射光的偏振态⒉部分偏振光的图示：⒊偏振度P：讨论：①if②if二、反射光的偏振态⒋布儒斯特定律：三、透射光的偏振态自然光以任意入射角入射时，折射后从介质透射出来的光总是部分偏振光。只是在以布儒斯特角入射时，电矢量的平行分量是100%透过，这时透射光的偏振度最高。（利用菲涅耳公式可给予解释，见P219-220）三、透射光的偏振态采用多次折射的方法，亦可获得线偏振光：自然光以布儒斯特角入射到透明介质堆上时，透射光几乎是线偏振光，它的电矢量平行于入射面。在偏振光分析和激光技术中，广泛地应用着反射起偏和透射起偏。5.3   光通过单轴晶体时的双折射现象一、

5、双折射现象二、光轴、主平面和主截面三、o光和e光的相对光强一、双折射现象⒈双折射：同一束入射光折射后分成两束的现象。⒉o光和e光：寻常光（ordinaryray）:仍沿原方向在晶体内传播，遵从折射定律；非常光（extraordinaryray）:在晶体内偏离原来的方向，不遵从折射定律。注意：o光和e光只有在双折射晶体内部才有意义，射出晶体以后就没有意义了。二、光轴、主平面和主截面⒈光轴：若改变入射光的方向，将发现在晶体内存在着一些特殊的方向，沿着这些特殊方向传播的光并不发生双折射，即o光和e光的传播速度和传播方向都一样。这些特殊的方向就称为晶体的光轴。注意：光轴仅标志一定的方向。单轴晶体：只

6、有一个光轴的晶体。如方解石（碳酸钙、冰洲石）、石英（水晶）、红宝石等。双轴晶体：有两个光轴的晶体。如云母、硫磺、黄玉等。⒉主平面：包含晶体光轴和一条给定光线的平面叫做与这条光线相对应的晶体的主平面。如：通过光轴和o光所作的平面就是和o光对应的主平面；通过光轴和e光所作的平面就是和e光对应的主平面。o光和e光都是线偏振光,但它们的光矢量的振动方向不同：o光的振动面垂直于自己的主平面；e光的振动面平行于自己的主平面。一般情况下，o光和e光的主平面并不重合；仅当光轴位于入射面内时，这两个主平面才严格的相互重合。在大多数情况下，这两个主平面之间的夹角很小，o光和e光的振动面几乎互相垂直。3、主截面：

7、包含晶体光轴和界面的法线的平面叫做与这条光线相对应的晶体的主截面。当光线的入射面与主截面重合时，o光和e光都在入射面内，它们的主平面互相重合，也和主截面及入射面重合。三、o光和e光的相对光强不论是自然光，还是线偏振光，当它们入射到单轴晶体时，一般都会发生双折射。在自然光入射的情况下，o光和e光的振幅相同；而在线偏振光入射时，o光和e光的振幅不一定相同，且随着晶体方向改变，其振幅也发生变化。AA′—垂直入射的线