大學物理光的偏振

1、光的偏振光的偏振2屎克郎借助月光辨別方向屎克郎借助月光辨別方向 多年來，科學家們一直想搞明白為什么一些動物具有多年來，科學家們一直想搞明白為什么一些動物具有天生的方向感。瑞典的科學家日前宣布，他們的研究表天生的方向感。瑞典的科學家日前宣布，他們的研究表明，蜣螂是靠月亮辨識方向的。這是人類在動物定位系明，蜣螂是靠月亮辨識方向的。這是人類在動物定位系統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個重大發(fā)現(xiàn)。統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個重大發(fā)現(xiàn)。 蜣螂俗稱蜣螂俗稱“屎殼螂屎殼螂”，主要靠動物糞便為生。一旦，主要靠動物糞便為生。一旦發(fā)現(xiàn)動物糞便，蜣螂便設(shè)法將其運回自己的洞穴儲藏發(fā)現(xiàn)動物糞便，蜣螂便設(shè)法將其運回自己的洞穴儲藏“享用享用”，因而有，

2、因而有“自然界清道夫自然界清道夫”的稱號。令人驚奇的稱號。令人驚奇的是，蜣螂常常能在有月光的夜里沿著直線直接到達目的是，蜣螂常常能在有月光的夜里沿著直線直接到達目的地。由瑞典隆德大學教授達克領(lǐng)導的科研小組在最近的地。由瑞典隆德大學教授達克領(lǐng)導的科研小組在最近一期英國一期英國自然自然雜志上公布了他們的研究結(jié)果：蜣螂雜志上公布了他們的研究結(jié)果：蜣螂的視網(wǎng)膜對月光的偏振極為敏感，能夠依靠月光偏振進的視網(wǎng)膜對月光的偏振極為敏感，能夠依靠月光偏振進行較為精確的定位，從而能夠在外出行較為精確的定位，從而能夠在外出“覓食覓食”時不會迷時不會迷路。路。 3 月光和太陽光一樣，會因大氣層中飄浮的微粒的作用而散月

3、光和太陽光一樣，會因大氣層中飄浮的微粒的作用而散射，并形成有一定角度的偏振光。借助對偏振光角度的測算，射，并形成有一定角度的偏振光。借助對偏振光角度的測算，可以判斷相關(guān)物體的位置。月光的強度僅有太陽光的百萬分之可以判斷相關(guān)物體的位置。月光的強度僅有太陽光的百萬分之一，大多數(shù)動物無法感知，但蜣螂?yún)s能借此進行一，大多數(shù)動物無法感知，但蜣螂?yún)s能借此進行“定位定位”。 科學家指出，通過對野生蜣螂的跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，凡在有月科學家指出，通過對野生蜣螂的跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，凡在有月光的夜晚，蜣螂爬向光的夜晚，蜣螂爬向“糞源糞源”的路線就是直線，而在無月光的的路線就是直線，而在無月光的夜晚，蜣螂就找不到北了。科學家又

4、將偏振干擾器置于蜣螂的夜晚，蜣螂就找不到北了。科學家又將偏振干擾器置于蜣螂的必經(jīng)之路上，干擾器可以使月光偏轉(zhuǎn)必經(jīng)之路上，干擾器可以使月光偏轉(zhuǎn)90度角，結(jié)果蜣螂爬行的度角，結(jié)果蜣螂爬行的方向也偏離了方向也偏離了90度。度。 達克表示，發(fā)現(xiàn)蜣螂利用月光偏振現(xiàn)象定位僅是他們研究達克表示，發(fā)現(xiàn)蜣螂利用月光偏振現(xiàn)象定位僅是他們研究成果的一小步，但卻對整個動物界的定位研究有極大幫助，因成果的一小步，但卻對整個動物界的定位研究有極大幫助，因為類似現(xiàn)象也極有可能發(fā)生在別的一些動物身上為類似現(xiàn)象也極有可能發(fā)生在別的一些動物身上4未裝偏振片未裝偏振片裝偏振片裝偏振片 在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，鏡頭前加偏振片，使偏振

5、片的在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時，鏡頭前加偏振片，使偏振片的透光方向與反射光的偏振方向垂直，去掉反射光的干擾透光方向與反射光的偏振方向垂直，去掉反射光的干擾5播播傳傳方方向向振振動動面面面面向向播播動動振振方方傳傳電場電場強度強度E稱為光振動稱為光振動(或光矢量或光矢量)。 光是橫波，它具有相互垂直的電場強度矢量和磁場強度矢量。光是橫波，它具有相互垂直的電場強度矢量和磁場強度矢量。我們在研究光時只研究電場強度而不提及磁場強度。我們在研究光時只研究電場強度而不提及磁場強度。 )2cos(0rtEEo6振動面振動面u光振動方向與傳播方向決定的平面稱為振動面光振動方向與傳播方向決定的平面稱為振動面. 7

6、對于橫波來說，振動方向與傳播方向垂直，如果通過波對于橫波來說，振動方向與傳播方向垂直，如果通過波的傳播方向做很多平面，有的平面包含此振動方向，有的平的傳播方向做很多平面，有的平面包含此振動方向，有的平面就不包含此振動方向。即振動分布對光傳播方向是不對稱面就不包含此振動方向。即振動分布對光傳播方向是不對稱的。此即橫波具有偏振性的問題。的。此即橫波具有偏振性的問題。播播傳傳方方向向振振動動面面8 對縱波而言，由于振動方向和波的傳播方向一致，對縱波而言，由于振動方向和波的傳播方向一致，如果過波的傳播方向做很多平面，振動方向總包如果過波的傳播方向做很多平面，振動方向總包含在此平面內(nèi)。因此沒有振動的取向

7、問題，即縱含在此平面內(nèi)。因此沒有振動的取向問題，即縱波沒有偏振性的問題。波沒有偏振性的問題。 要區(qū)別橫波還是縱波，主要就是討論這種波動是要區(qū)別橫波還是縱波，主要就是討論這種波動是否具有偏振性。否具有偏振性。機械橫波與縱波的區(qū)別機械橫波與縱波的區(qū)別機械波穿過狹縫機械波穿過狹縫腰橫別扁擔腰橫別扁擔進不了城門進不了城門光的偏振性光的偏振性1 1、橫波和縱波的區(qū)別、橫波和縱波的區(qū)別偏振偏振縱波：振動方向與傳播方向一致，不存在偏振問題；縱波：振動方向與傳播方向一致，不存在偏振問題；橫波：橫波：振動方向與傳播方向振動方向與傳播方向垂直，存在偏振問題。垂直，存在偏振問題。定義：定義：振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟?/p>

8、對稱性稱為偏振性。振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性稱為偏振性。說明：說明：只有橫波才具有偏振現(xiàn)象，偏振現(xiàn)象是橫波區(qū)別于縱波的最明顯的特征。只有橫波才具有偏振現(xiàn)象，偏振現(xiàn)象是橫波區(qū)別于縱波的最明顯的特征。2 2、光的偏振性：、光的偏振性： 對于平面電磁波，電對于平面電磁波，電場強度矢量場強度矢量光矢量的振光矢量的振動方向于傳播方向垂直。動方向于傳播方向垂直。HHESE 光矢量的振動方向總是與光矢量的振動方向總是與光的傳播方向垂直的，即光矢光的傳播方向垂直的，即光矢量的橫向振動狀態(tài)，相對于傳量的橫向振動狀態(tài)，相對于傳播方向不具有對稱性，這種光播方向不具有對稱性，這種光矢量的振動相對于傳播方向的矢量的

9、振動相對于傳播方向的不對稱性，稱為光的偏振性。不對稱性，稱為光的偏振性。光的偏振性說明光波是橫波光的偏振性說明光波是橫波光的光的波動性波動性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 .光波是光波是橫波橫波 光的偏振光的偏振 .11 對普通光源由于原子發(fā)光的間歇性和隨機性，對普通光源由于原子發(fā)光的間歇性和隨機性，使得光矢量的振動方向分布在一切可能的方位。而使得光矢量的振動方向分布在一切可能的方位。而且在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的任一方向上，且在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)的任一方向上，光矢量的振幅都相等，沒有哪個方向更占優(yōu)勢。因光矢量的振幅都相等，沒有哪個方向更占優(yōu)勢。因此普通光源發(fā)出的光是在所有振動方向

10、上振幅都相此普通光源發(fā)出的光是在所有振動方向上振幅都相等的光，稱為自然光。等的光，稱為自然光。11.7.1自然光自然光 偏振光偏振光 自然光自然光 ：一般光源發(fā)出的光，：一般光源發(fā)出的光，包含各個方向的光矢量在所有可包含各個方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等能的方向上的振幅都相等 . 符號表示符號表示vE E注意注意二二互相互相垂直方向是任選的垂直方向是任選的 ；各光矢量間無固定的相位關(guān)系各光矢量間無固定的相位關(guān)系yxEE xyxIIII2 一束自然光可分解為兩束振動方向相互一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、垂直的、等幅的、不相干不相干的線偏振光。的線偏振光。沒有優(yōu)勢方

11、向沒有優(yōu)勢方向自然光的分解自然光的分解自然光的表示法：自然光的表示法：11.7 11.7 光的偏振現(xiàn)象光的偏振現(xiàn)象13振動面振動面 偏振光偏振光（線偏振光、（線偏振光、平面偏振光平面偏振光）符號表示符號表示光振動只沿某一固定方向的光光振動只沿某一固定方向的光 .vE E線偏振光可沿兩個相互垂直的方向分解：線偏振光可沿兩個相互垂直的方向分解：E EE Ey yE Ex x y yx x sinEEy cosEEx 線偏振光表示法：線偏振光表示法：光振動垂直板面光振動垂直板面光振動平行板面光振動平行板面Ex , Ey的大小的大小依賴于依賴于x, y方方向的選取。向的選取。14表示法：表示法：自然光

12、和完全偏振光的混合，就構(gòu)成了自然光和完全偏振光的混合，就構(gòu)成了部分部分偏振光。偏振光。部分偏振光可看成是自然光和線偏振部分偏振光可看成是自然光和線偏振光的混合光的混合分解分解不相干不相干平行板面的光平行板面的光振動較強振動較強垂直板面的光垂直板面的光振動較強振動較強天空中的散射光和水面的反射光天空中的散射光和水面的反射光就是這種部分偏振光就是這種部分偏振光它可以分解如下：它可以分解如下： 部分偏振光部分偏振光某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢符號表示符號表示15橢圓偏振光和圓偏振光：橢圓偏振光和圓偏振光： 光矢量末端的運動軌跡是橢圓或圓

13、。光矢量末端的運動軌跡是橢圓或圓。圓偏振光圓偏振光線偏光線偏光橢橢圓圓偏偏振振光光 在迎光矢量圖上，光矢量端點沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為在迎光矢量圖上，光矢量端點沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為左旋偏振光左旋偏振光；沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為；沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為右旋偏振光右旋偏振光。16第一第一 如何判別光源的偏振態(tài)如何判別光源的偏振態(tài)偏振光的檢驗偏振光的檢驗基本途徑基本途徑 起偏的原理起偏的原理: 利用某種形利用某種形式的不對稱性，如式的不對稱性，如 （1）物質(zhì)的二向色性）物質(zhì)的二向色性 （2）散射）散射 （3）反射和折射）反射和折射 （4）雙折射）雙折射.第二第二 如何從普通光源中取得偏如何從普通光源中

14、取得偏振光振光從實用的角度從實用的角度 必須解決兩大問題必須解決兩大問題17 在光學中，某些物質(zhì)能有選擇的吸收某一個方向的光振動，在光學中，某些物質(zhì)能有選擇的吸收某一個方向的光振動，而只允許某個特定方向的光振動通過，物質(zhì)的這種性質(zhì)稱為而只允許某個特定方向的光振動通過，物質(zhì)的這種性質(zhì)稱為二二向色性。向色性。自然光通過這種介質(zhì)，就能去掉自然光中某一方向的自然光通過這種介質(zhì)，就能去掉自然光中某一方向的光振動而形成偏振光。光振動而形成偏振光。 二向色性的有機晶體，如硫酸碘奎寧、電氣石或聚乙烯醇二向色性的有機晶體，如硫酸碘奎寧、電氣石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高溫下拉伸、烘干，然后粘在兩個薄膜在

15、碘溶液中浸泡后，在高溫下拉伸、烘干，然后粘在兩個玻璃片之間就形成了偏振片。它有一個特定的方向，只讓平行玻璃片之間就形成了偏振片。它有一個特定的方向，只讓平行于該方向的振動通過。于該方向的振動通過。 偏振片有一個特定的方向，只讓平行與該方向偏振片有一個特定的方向，只讓平行與該方向的振動通過。我們把允許特定光振動通過的方向的振動通過。我們把允許特定光振動通過的方向稱為稱為偏振化方向。偏振化方向。起偏原理起偏原理18起偏起偏l起偏的原理起偏的原理：利用某種光學的不對稱性利用某種光學的不對稱性l偏振片偏振片（Polaroid）P（獲得線偏振光）獲得線偏振光）分子型：分子型：線柵起偏器線柵起偏器 入射入

16、射電磁波電磁波l起偏器起偏器（polarizer）：）：起偏起偏的光學器件的光學器件微晶型：微晶型：非偏振光非偏振光線偏振光線偏振光光軸光軸電氣石晶片電氣石晶片：從自然光獲得偏振光從自然光獲得偏振光（常用）（常用）19x yzz線柵起偏器線柵起偏器 入射入射電磁波電磁波 1928年一位年一位19歲的美國大學生歲的美國大學生 （E.H.Land）發(fā)明的。發(fā)明的。2011.7.2偏振片偏振片 起偏與檢偏起偏與檢偏 二向色性二向色性 : 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動 , , 而只讓而只讓與這個方向垂直的光振動通過與這個方向垂直的光振動通過, , 這種性質(zhì)稱二向色性這種

17、性質(zhì)稱二向色性 . 偏振片偏振片 ：涂有二向色性材料的透明薄片：涂有二向色性材料的透明薄片 . 起起 偏偏 偏振化方向偏振化方向 ： 當自然光照射在偏振片上時，它只讓某一當自然光照射在偏振片上時，它只讓某一特定方向的光通過，這個方向叫此偏振片的偏振化方向特定方向的光通過，這個方向叫此偏振片的偏振化方向 .021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器起偏器檢偏：檢偏：用偏振器件檢驗光的偏振態(tài)用偏振器件檢驗光的偏振態(tài)l 若若 I 不變，是什么光？不變，是什么光？l 若若 I 變，有消光，是什么光？變，有消光，是什么光？l 若若 I 變，無消光，是什么光？變，無消光，是什么光？然光混合而成的然光混合而成的

18、部分偏振光部分偏振光設(shè)入射光可能是設(shè)入射光可能是自然光自然光或由線偏振光與自或由線偏振光與自或或線偏振光線偏振光入射光入射光出射光出射光觀察出射光強的變化觀察出射光強的變化該偏振片稱該偏振片稱檢偏器檢偏器偏振片偏振片22檢偏器檢偏器 檢檢 偏偏起偏器起偏器入射光入射光出射光出射光觀察出射光強的變化觀察出射光強的變化AminmaxII0消光消光minmaxII0I不變不變?nèi)肷涔馊肷涔馊肷涔馊肷涔馊肷涔馊肷涔饩€偏振線偏振自然光自然光部分偏振部分偏振光強變化光強變化241P2P0I1I2I當當 P1 / P2 時，時，0透射光最強。透射光最強。當當 P1 P2 時，時，2透射光為透射光為0。0121

19、II總結(jié)總結(jié)2.對線偏振光，對線偏振光，偏振片偏振片P2旋轉(zhuǎn)一周時，光強度經(jīng)歷兩次最明、旋轉(zhuǎn)一周時，光強度經(jīng)歷兩次最明、兩次最暗的變化，且有消光現(xiàn)象，而部分偏振光沒有消光現(xiàn)象。兩次最暗的變化，且有消光現(xiàn)象，而部分偏振光沒有消光現(xiàn)象。3.對自然光，對自然光，偏振片偏振片P2旋轉(zhuǎn)一周時，光強度并不發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)一周時，光強度并不發(fā)生變化。自然光通過偏振片后所獲得的線偏振光的光強是自然光通過偏振片后所獲得的線偏振光的光強是自然光光強的一半自然光光強的一半。1.馬呂斯馬呂斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )法國物理學家及軍事工程師。出生于巴法國物理學家及軍事工程師。出

20、生于巴黎。黎。1808年發(fā)現(xiàn)反射光的偏振，確定了偏振年發(fā)現(xiàn)反射光的偏振，確定了偏振光強度變化的規(guī)律；光強度變化的規(guī)律；1810年被選為巴黎科學院院士，曾獲得年被選為巴黎科學院院士，曾獲得過倫敦皇家學會獎?wù)?。過倫敦皇家學會獎?wù)隆?811年，他發(fā)現(xiàn)折射光的偏振。年，他發(fā)現(xiàn)折射光的偏振。11.7.3馬呂斯定律馬呂斯定律（Malus law） （1808 年）年）26NME0Ecos0EE 2020EEII檢偏器檢偏器起偏器起偏器0IIE0ENM20cosII 馬呂斯定律馬呂斯定律其中其中為檢偏器的偏振化方向與入射為檢偏器的偏振化方向與入射偏振光的偏振化方向之間的夾角。偏振光的偏振化方向之間的夾角。2

21、7 馬呂斯定律是描述偏振光穿過偏馬呂斯定律是描述偏振光穿過偏振片后光強的變化情況振片后光強的變化情況 。2P1P0I1I2I 兩偏振片偏振化方向夾角為兩偏振片偏振化方向夾角為 。 將通過將通過 P1 的光矢量振幅的光矢量振幅 A1 ，分解為平分解為平行于行于P2 的分量的分量 A2 和垂直于和垂直于P2的分量的分量 A 。2P1P2AA1A 垂直分量垂直分量 A 不能通過不能通過P2 ，平行分量，平行分量 A2 可通過可通過 P2 。cos12AA由于光強與光振幅平方成正比，由于光強與光振幅平方成正比，2AI，211AI222AI 推導推導28212212AAII21221cosAA2cos2

22、12cosII 馬呂斯定律（馬呂斯定律（18091809）式中：式中： 為入射的偏振光的強度；為入射的偏振光的強度； 為透射的偏振為透射的偏振光的強度。光的強度。2I1IP I0I討論討論當檢偏器以入射光為軸轉(zhuǎn)動時，透射光強度將有變化。當檢偏器以入射光為軸轉(zhuǎn)動時，透射光強度將有變化。起偏器與檢偏器偏振化方向平行時：起偏器與檢偏器偏振化方向平行時：=0 或或=，I=I0，透，透射光強度最大；射光強度最大；起偏器與檢偏器偏振化方向垂直時：起偏器與檢偏器偏振化方向垂直時：=/2 或或=3/2，I=0，透射光強度最小；透射光強度最??；為其它角度時，透射光的強度介于為其它角度時，透射光的強度介于0I0之

23、間。之間。 馬呂斯定律是對偏振光的無吸收而言的，對于自然光并不成立。馬呂斯定律是對偏振光的無吸收而言的，對于自然光并不成立。若是自然光若是自然光I0，通過偏振片后，通過偏振片后，II0/2，偏振片在這里實際上起，偏振片在這里實際上起著起偏器的作用。著起偏器的作用。當兩個偏振片互相垂直時，光振動沿第一個偏振片偏振化方向當兩個偏振片互相垂直時，光振動沿第一個偏振片偏振化方向的線偏振光被第二個偏振片完全吸收，出現(xiàn)所謂的消光現(xiàn)象。的線偏振光被第二個偏振片完全吸收，出現(xiàn)所謂的消光現(xiàn)象。20cosII 3060 例例 有兩個偏振片有兩個偏振片, ,一個用作起偏器一個用作起偏器, 一一個用作檢偏器當它們偏振

24、化方向間的夾角個用作檢偏器當它們偏振化方向間的夾角為為 時時 , , 一束單色自然光穿過它們一束單色自然光穿過它們, , 出射出射光強為光強為 ； 當它們偏振化方向間的夾角為當它們偏振化方向間的夾角為 時，另一束單色自然光穿過它們時，另一束單色自然光穿過它們 , , 出射光強出射光強為為 , , 且且 . 求兩束單色自然光的強求兩束單色自然光的強度之比度之比 .301I2I21II 31 解解 設(shè)兩束單色自然光的強度分別為設(shè)兩束單色自然光的強度分別為I10 和和 I20 . 經(jīng)過起偏器后光強分別為經(jīng)過起偏器后光強分別為 和和220I210I經(jīng)過檢偏器后經(jīng)過檢偏器后30cos22101II 60

25、cos22202II 3160cos30cos22201021IIII 思考思考 光強為光強為I0 的一束自然光的一束自然光,依次通過三個偏振片依次通過三個偏振片P1 、P2 、P3 已知已知P1 和和 P3 的偏振化方向相互垂直的偏振化方向相互垂直 且偏振片無吸收且偏振片無吸收 設(shè)設(shè)P1 和和P2 的偏振化方向的夾角為的偏振化方向的夾角為 若以入射光為軸旋轉(zhuǎn)若以入射光為軸旋轉(zhuǎn)P2 則通則通過這三個偏振片后的光強過這三個偏振片后的光強是是_ 當當為為_時時 I有最有最大值大值_ IP P1 1P P2 2P P3 3自然光自然光0I33偏振片的應(yīng)用偏振片的應(yīng)用偏振片的應(yīng)用很多，例如：偏振片的應(yīng)

26、用很多，例如：l作為照相機的濾光鏡，可以濾掉不必要的作為照相機的濾光鏡，可以濾掉不必要的反射光。反射光。l制成偏光眼鏡，可觀看立體電影。制成偏光眼鏡，可觀看立體電影。l若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與 l作為許多光學儀器中的起偏和檢偏裝置。作為許多光學儀器中的起偏和檢偏裝置?？梢员苊馄嚂嚂r燈光的晃眼可以避免汽車會車時燈光的晃眼。地面成地面成4545 角、且向同一方向傾斜的偏振片，角、且向同一方向傾斜的偏振片，3435一、現(xiàn)象一、現(xiàn)象二二 、布儒斯特定律、布儒斯特定律三、玻片堆可獲得兩束線偏振光三、玻片堆可獲得兩束線偏振光11.7.4 11.7.4 反

27、射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振36現(xiàn)象現(xiàn)象21nni自然光入射在兩各向同性介質(zhì)表面自然光入射在兩各向同性介質(zhì)表面觀察反射光觀察反射光 折射光線的偏振狀態(tài)折射光線的偏振狀態(tài)37 入射面入射面 入射光線和法線所成入射光線和法線所成的平面的平面 .反射光反射光 部分部分偏振光，垂直于入射面的振動大于平行于偏振光，垂直于入射面的振動大于平行于入射面的振動入射面的振動 .光反射與折光反射與折射時的偏振射時的偏振空氣空氣i1ni玻璃玻璃2n折射光折射光 部分部分偏振光，平行于入射面的振動大于垂直于入偏振光，平行于入射面的振動大于垂直于入射面的振動射面的振動 .理論和實驗證明理論和實驗證明：反射光的

28、偏振化程度與入射角有關(guān)：反射光的偏振化程度與入射角有關(guān) .38布儒斯特定律布儒斯特定律（1812年）年）反射光為完全偏振光，且振動面垂直入射面，折反射光為完全偏振光，且振動面垂直入射面，折射光為部分偏振光射光為部分偏振光120tannni 當當 時，時，0i0i1n玻璃玻璃2n空氣空氣39( (1) )反射光和折射光互相垂直反射光和折射光互相垂直 .120sinsinnni00120cossintaniinni)2cos(sincos0i20i討論討論0i0i1n玻璃玻璃2n空氣空氣40tan)2tan(cot0210inni ( (2) )根據(jù)光的根據(jù)光的可逆性可逆性，當入射光以，當入射光以

29、 角角從從 介質(zhì)入射于界面時，此介質(zhì)入射于界面時，此 角即為布儒角即為布儒斯特角斯特角 . 2n1n 2n玻玻璃璃0i0i1n玻璃玻璃2n0i41 例例 一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，一自然光自空氣射向一塊平板玻璃，入射角為布儒斯特角入射角為布儒斯特角 , ,問問 在界面在界面 2 的反射的反射光是什么光？光是什么光？0i0i0i1n1空氣空氣玻璃玻璃2n242玻片堆可獲得兩束線偏振光玻片堆可獲得兩束線偏振光 2110nntgr1210nntgi200 ri0i0i1n1空氣空氣玻璃玻璃2n2431n1n2nbi平行玻璃板上表面平行玻璃板上表面反射光是偏振光反射光是偏振光.12nntgib

30、21nnitgb ？注意：上表面的折射角注意：上表面的折射角等于下表面的入射角等于下表面的入射角 bbinin sinsin21090 bbiibbinin sincos21bi 下表面的反射光是下表面的反射光是否也是偏振光？否也是偏振光？44bi2i2n1n布儒斯特角布儒斯特角應(yīng)當注意的是，即使入射應(yīng)當注意的是，即使入射角是布儒斯特角，折射光角是布儒斯特角，折射光包含入射光中的全部平行包含入射光中的全部平行振動分量和大部分垂直振振動分量和大部分垂直振動分量，所以仍是部分偏動分量，所以仍是部分偏振光，且其主要振動方向振光，且其主要振動方向在折射面內(nèi)。在折射面內(nèi)。此時，反射光雖然是完全此時，反射

31、光雖然是完全偏振光，但其強度僅占入偏振光，但其強度僅占入射自然光強度的射自然光強度的7.5，或者說占入射自然光中垂或者說占入射自然光中垂直入射面的光振動強度的直入射面的光振動強度的15，比較微弱。，比較微弱。 45 通常玻璃的反射率只有通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要反射獲得左右，要反射獲得較強的偏振光，你有什么好主意？較強的偏振光，你有什么好主意？46 注意：注意：一次起一次起偏垂直入射面的振偏垂直入射面的振動僅很小部分被反動僅很小部分被反射（約射（約15%）所以）所以反射偏振光很弱反射偏振光很弱 .一一般應(yīng)用般應(yīng)用玻璃片堆玻璃片堆產(chǎn)產(chǎn)生偏振光生偏振光.0i0i1n1空氣空氣玻璃玻璃2n

32、247 理論實驗表明：反射所獲得的線偏光僅占入射自然光總理論實驗表明：反射所獲得的線偏光僅占入射自然光總能量的能量的7.5%，而約占，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。到玻璃中。pi1.51.51.51.01.01.01.0 反射光能量較弱，反射光能量較弱，透射光較強。為了獲透射光較強。為了獲得一束強度較高的偏得一束強度較高的偏振光，可以使自然光振光，可以使自然光通過一系列玻璃片重通過一系列玻璃片重疊在一起的玻璃堆，疊在一起的玻璃堆，并使入射角為起偏角，并使入射角為起偏角，則透射光近似地為線則透射光近似地為線偏振光。偏振光。48互互余余 空空氣氣

33、玻玻璃璃 玻玻璃璃空空氣氣 423350. 100. 1tg 185600. 150. 1tg 1010ii【思考思考】如何測量不透明介質(zhì)的折射率？如何測量不透明介質(zhì)的折射率？例：外腔式激光管加布儒斯特窗減少反射損失例：外腔式激光管加布儒斯特窗減少反射損失則：則：若若 n1 =1.00 （空氣），（空氣），n2 =1.50（玻璃），（玻璃），i0 i0i0激光輸出激光輸出布儒斯特窗布儒斯特窗M1M2i0 垂直分量損耗大，不能形成激光，但平行分量能垂直分量損耗大，不能形成激光，但平行分量能形成激光。形成激光。49玻璃片堆起偏和檢偏玻璃片堆起偏和檢偏 1 1、起偏：、起偏：當當 時反射光是線偏振的

34、，可用來起偏。時反射光是線偏振的，可用來起偏。0ii 但單次反射的反射光強太低（只占但單次反射的反射光強太低（只占1515），而且方向發(fā)生），而且方向發(fā)生變化，使用不方便。因此更多利用變化，使用不方便。因此更多利用 時的折射光起偏，并時的折射光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。0ii i i0 0接近是線偏振光接近是線偏振光 玻璃玻璃片堆片堆線偏振光線偏振光50l若反射光光強不變?nèi)舴瓷涔夤鈴姴蛔?入射光是自然光；入射光是自然光；l若反射光光強變且有消光若反射光光強變且有消光 入射光是線偏振光；入射光是線偏振光；l若反射光光強變且無消光若反射光光強變且無消光 入射光是部分偏振光。入射光是部分偏振光。讓待檢驗的光以布