第15章光的偏振.ppt

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1、第15章（Polarizationoflight）光的偏振1§15.1光的偏振态偏振—研究光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态(偏振态)。最常见的光偏振状态有五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、*椭圆偏振光和圆偏振光。EH光的传播方向光波是横(电磁)波。光波中光矢量(电场)的振动方向与光的传播方向垂直。2一.自然光部分偏振光线偏振光自然光的表示法：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。圆点表示垂直于纸面的振动,短线表示平行于纸面的振动。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

2、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。3完全偏振光(线偏振光、平面偏振光)的表示法：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。部分偏振光的表示法：将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一部分移去得到的光，称为部分偏振光。4*二.椭圆偏振光和圆偏振光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。左旋j2-j1=-p/2xyxy右旋2-1=/25§15.2

3、偏振片马吕斯定律一.偏振片的起偏和检偏偏振化方向：允许通过的光振动方向。常用箭头“”表示。偏振片自然光Io线偏振光偏振片的构造:利用某些介质的光学不对称性，制成的光学器件。偏振片的特性:能吸收某一方向的光振动而仅让与此方向垂直的光振动通过。偏振片的起偏：6I=(Eocos)2=Iocos2EoIo=Eo2EocosI=Iocos2式中：是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。证明：二.马吕斯定律强度为Io的线偏振光，透过检偏片后的光强(不考虑吸收)为7偏振片的检偏：光强无变化的是自然光;若以光传

4、播方向为轴,慢慢旋转检偏片,观察透过偏振片的光,光强有变化,但最小值不为零的是部分偏振光;光强有变化,且最小值为零(消光)的是线偏振光。8三.偏振片的应用偏振片的应用很多，例如：▲作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。▲制成偏光眼镜，可观看立体电影。▲若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与▲作为许多光学仪器中的起偏和检偏装置。可以避免汽车会车时灯光的晃眼。地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，9有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰10解由解得：=45°(or135)。自然光Io例题15.2.1

5、自然光连续通过两个偏振片后，透射光强为入射光强的四分之一，求两个偏振片偏振化方向之间的夹角。11解透射光强:p2p1EA例题15.2.2两个偏振片的偏振化方向分别为p1和p2，夹角为。入射线偏振光的光矢量方向E与p2的夹角A(锐角)保持不变。现转动p1，但保持p1在E和p2之间。求等于何值时出射光强为极值。12因A为锐角,且A,显然

6、A-2

7、A所以p2p1EA极值条件:由得显然此时I有极大值:13解设入射光中自然光的光强为I1，线偏振光的光强为I2，则透射光强即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。例题15.2.3一束光

8、是自然光和线偏振光的混合。通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。14一般情况下,反射光和折射光都是部分偏振光：在反射光中,垂直振动多于平行振动;在折射光中,平行振动多于垂直振动。这里所说的“垂直”和“平行”是对入射面而言的。n1n2一.由反射和折射获得偏振光i§15.3反射和折射时光的偏振上下均为各向同性介质15实验证明,此时入射角io和折射角r之和恰为90(反射光线折射光线)，即io+r=90二.布儒斯特定律n1n2rio1812年，布儒斯特由实验证明：当入射

9、角是某一个特定角io时,反射光成为只有垂直振动的线偏振光。角io称为布儒斯特角(或起偏角)。16所以：n1n2rioio+r=90布儒斯特定律17●布儒斯特角不同于全反射的临界角。而全反射:入射角ii临都是全反射。由于故只有n1>n2才会发生全反射。n1n2rio当且仅当时，反射光才是线偏振光。且n1>n2或n1

10、··········玻璃片堆线偏振光19n1n2(a)in1n2(b)ion1n2(c)in1n2(d)io例题15.3.1画出下列图中的反射光和折射