光學光的偏振

光學光的偏振第一頁，共五十三頁，2022年，8月28日§13

-9

自然光

偏振光振動方向與傳播方向組成的平面光矢量

E

的振動方向對傳播方向的不對稱性★結論：只有橫波才有偏振現象?！锲瘢?/p>

★偏振態(tài)：

★振動面：

光矢量在垂直光傳播方向的平面內的振動狀態(tài)uOHE光矢量振動面第二頁，共五十三頁，2022年，8月28日一、自然光及其特點沒有優(yōu)勢方向自然光的分解光矢量具有環(huán)繞傳播方向的對稱性，垂直光傳播方向的平面內，光振動沒有優(yōu)勢方向；2.各方向的光矢量振幅相等；3.可用一對獨立的、相互垂直的、

振幅相等的光矢量表示?！?/p>

自然光的表示方法：“”表示光振動⊥紙面；

“”表示光振動∥紙面。

第三頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、線偏振光線偏振光可沿兩個相互垂直的方向分解：—只含某一個固定振動方向的光?！?/p>

線偏振光的表示方法：

簡稱：偏振光亦稱：完全偏振光，平面偏振光E播傳方向振動面θ第四頁，共五十三頁，2022年，8月28日三、部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、獨立的、振幅不等的線偏振光?！?/p>

部分偏振光的表示方法：∥紙面的光振動較強⊥紙面的光振動較強—

某振動方向占優(yōu)勢的光·······第五頁，共五十三頁，2022年，8月28日四、圓偏振光和橢圓偏振光★圓偏振光—光矢量在⊥傳播方向的平面內★橢圓偏振光左旋光右旋光端點的軌跡是圓的光。以一定角頻率旋轉，且光矢量—光矢量在⊥傳播方向的平面內端點的軌跡是橢圓的光。以一定角頻率旋轉，且光矢量第六頁，共五十三頁，2022年，8月28日五、獲得偏振光的方法1.利用晶體的二向色性；二向色性—

吸收一個方向光振動而透過另一個方向光振動的特性2.利用自然光在介質表面的反射和折射；3.利用晶體的雙折射；4.利用分子散射；5.利用新型激光。●●●●●●●第七頁，共五十三頁，2022年，8月28日§13-10

偏振光的獲得和檢測(起偏和檢偏)

一、起偏和檢偏1.起偏：使自然光或非偏振光變成線偏振光。2.檢偏：檢驗入射光的偏振性。利用晶體的二向色性4.偏振片的偏振化（透振）方向：透過偏振片的光振動方向3.偏振片：透振方向自然光偏振片線偏振光制成的透明薄片第八頁，共五十三頁，2022年，8月28日光強

I不變，是什么光？光強

I變，有消光是什么光？光強I

變，無消光是什么光？5.偏振片的起偏和檢偏方法I?待檢光P⑴起偏⑵檢偏偏振片既可作起偏器又可作檢偏器。第九頁，共五十三頁，2022年，8月28日偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第十頁，共五十三頁，2022年，8月28日偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日兩偏振片的偏振化方向相互垂直，光強為零自然光線偏振光起偏器檢偏器●●●●第十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日兩個偏振片的偏振化方向相互平行，光強最大起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第二十頁，共五十三頁，2022年，8月28日自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第二十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、馬呂斯定律

馬呂斯定律（1809）I

—

出射線偏振光強度

I0

—

入射線偏振光強度

—入射偏振光的振動方向與偏振片偏振化方向的夾角(13-71)IPI0P（理想情況）第二十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日I0I1I0●●●●●●P1P2I0I2=？I0●●●●●●P1P2P3例：當一束自然光相繼通過兩個透振化方向成600角的偏振片

p1、p2

時，透射光強為I1,若在這兩個偏振片之間再插入另一偏振片p3,它的透振方向與前兩個偏振片均成300角，則透過p2的光強為多少？第二十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日反射光和折射光的偏振：部分偏振光反射光：⊥入射面的成份多于∥成份；

折射光：⊥入射面的成份少于∥成份。

（隨

i變化）部分偏振光

入射光自然光折射光r反射光第二十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日三、布儒斯特定律(課本p.513)

入射光完全偏振光部分偏振光反射光折射光自然光r0

反射光的偏振化程度與入射角有關，當入射角等于某一特定值

i0

時，反射光成為完全偏振光。第二十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日稱

起偏振角

或

布儒斯特角。布儒斯特定律—

自然光從折射率為

n1

的介質射向折射率為

n2的介質的界面，當入射角

i

滿足成為振動方向⊥入射面的完全偏振光。2.說明：⑴自然光以

i0

入射時，折射光仍為部分偏振光；（其光振動仍為∥入射面的成份多于⊥入射面的成份，其強度比反射光更強。）(13-69)時，反射光

第二十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日⑵入射角為i0

時，反射光⊥折射光；反之，當反射光⊥折射光時，入射角一定是

i0

，反射光一定是完全偏振光。⑶光從真空(或空氣)入射到折射率為

n

的透明介質界面上時，

起偏角i0

滿足：例：玻璃n

=1.50

，第二十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日利用玻璃片堆產生線偏振光布儒斯特定律的應用：1.反射起偏和檢偏2.透射起偏i0接近

線偏振光玻璃片堆第二十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日四光的雙折射

(課本p513)1、雙折射現象—對于各向異性晶體，一束光射入晶體后，可觀察到有

★

尋常光

(簡稱o光)

★

非常光

(簡稱e光)o

光和e

光都是線偏振光。CAI大學物理學V3.01）.尋常光和非常光●●●●●●●●●●●自然光ir0reO光e光n2n1—遵守折射定律—不遵守折射定律兩束折射光的現象。第二十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日2）.o

光和e

光的特點：⑴

o光和

e

光都是線偏振光；在各向異性的晶體內，o光沿各方向的傳播速度相等，e

光沿各方向的傳播速度不同?！锝Y論：⑵o光在入射面內，

e

光一般不在入射面內，i

=

0

時，r

可不為0

。i

=

0

時，r

=

0

。常量，常量，

第三十頁，共五十三頁，2022年，8月28日光光當方解石晶體旋轉時，o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體第三十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日光光雙折射紙面方解石晶體當方解石晶體旋轉時，o光不動，e光圍繞o光旋轉第三十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日光光雙折射紙面方解石晶體當方解石晶體旋轉時，o光不動，e光圍繞o光旋轉第三十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日光光雙折射紙面方解石晶體當方解石晶體旋轉時，o光不動，e光圍繞o光旋轉第三十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日2、光軸

主平面AB光軸102°1）.光軸

—

當光在晶體內沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例：方解石（CaCO3）2）.光軸的特點：⑴光軸是一特殊的“方向”，不是一條直線，凡平行于此方向的直線均為光軸。⑵沿光軸方向v

e

=v

o

。

第三十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日3）.單軸晶體和雙軸晶體⑴單軸晶體—

只有一個光軸方向的晶體

⑵雙軸晶體—

有兩個光軸方向的晶體例：方解石，石英，冰例：云母，硫磺，藍寶石

4）.主截面—

光軸與晶面法線構成的平面第三十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日第三十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日第三十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日第四十頁，共五十三頁，2022年，8月28日第四十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日第四十二