光的偏振及其應(yīng)用-效果好

光的偏振及其應(yīng)用主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應(yīng)用光的偏振光的偏振概念波的振動(dòng)形式1完全偏振光2完全非偏振光（自然光）33波的振動(dòng)形式繩波聲波按振動(dòng)行為劃分有橫波和縱波兩種方式波的振動(dòng)形式橫波有偏振現(xiàn)象縱波無(wú)偏振現(xiàn)象波的振動(dòng)形式電磁波的振動(dòng)方式波的振動(dòng)形式Maxwell電磁波理論和實(shí)驗(yàn)表明，光波是橫波橫波——振動(dòng)方向垂直于傳播方向，有偏振性光有偏振的現(xiàn)象完全偏振光完全偏振光：在任一時(shí)刻，光振動(dòng)有確定的方向完全偏振光的偏振類型1.直線偏振光（平面偏振光）振動(dòng)在垂直于傳播方向的一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)方向不變，振動(dòng)大小改變振動(dòng)矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。完全偏振光2.圓偏振光

振動(dòng)方向隨時(shí)間旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)大小不變。振動(dòng)矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓完全偏振光振動(dòng)方向隨時(shí)間旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)大小改變振動(dòng)矢量端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓2.橢圓偏振光

完全非偏振光

振動(dòng)方向隨機(jī)

X-Y平面內(nèi)，各個(gè)方向上的振動(dòng)機(jī)會(huì)均等主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應(yīng)用光的偏振偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度自然光通過(guò)一個(gè)光學(xué)元件，成為偏振光產(chǎn)生線偏振光——線偏振器；產(chǎn)生橢圓偏振光——橢圓偏振器。偏振器偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度

從自然光（非偏振光）產(chǎn)生偏振光的途徑：

晶體的雙折射。

反射和折射；

二向色性（選擇性吸收）；

散射；偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度Malus

定律如圖所示，線偏振器只讓某個(gè)振動(dòng)方向的光通過(guò)，該方向定義為線偏振器的透射軸。一個(gè)光強(qiáng)為I自的自然光經(jīng)過(guò)偏振器后，光強(qiáng)=？偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度一個(gè)線偏振光通過(guò)另一個(gè)偏振片后的光強(qiáng)遵從Malus定律

透射軸入射到偏振器2的線偏振光為I0時(shí),其透射光的強(qiáng)度：--------Malus

定律起偏器

(Polarizer）

偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度任一光振動(dòng)可分解成兩個(gè)垂直分振動(dòng),因此入射光、折射光、反射光都可作振動(dòng)分解。分界面的光場(chǎng)遵從電磁場(chǎng)的邊界條件n1n2

定義兩垂直分振動(dòng):S振動(dòng)和P振動(dòng)

S振動(dòng)---垂直于紙面（入射面）向外

P振動(dòng)的方向：圖示：光振動(dòng)分解入射光折射光反射光

一個(gè)垂直于入射面

另一個(gè)在入射面內(nèi)時(shí)反射光中只有S振動(dòng)---線偏振光（完全偏振光）

反射光中S振動(dòng)的成份多于P振動(dòng)

自然光入射時(shí)，反射光和透射光成為部分偏振光

偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應(yīng)用光的偏振雙折射與位相延遲器

當(dāng)光入射到各向同性介質(zhì)（如水、玻璃等）的分界面上時(shí)遵從折射定律；

實(shí)驗(yàn)表明，兩束雙折射光分別是線偏振光

當(dāng)光入射到各向異性介質(zhì)（如冰、方解石、石英等晶體）的分界面上時(shí)，除了正常的折射光束，還有一束折射光束不遵從折射定律;晶體中的雙折射現(xiàn)象尋常光(ordinarylight，簡(jiǎn)稱o光)----遵從折射定律的光束；

非常光(extraordinarylight，簡(jiǎn)稱e光)---不遵從折射定律的光束;正入射時(shí)

晶體的光軸 ---------晶體中的一個(gè)方向，沿該方向傳播時(shí)，o光和e光不分開，傳播速度相等。

光軸不是晶體中的一條直線，而是一個(gè)方向，因此在晶體中任何一點(diǎn)都可以找到一個(gè)光軸。

通常的晶體為單軸(uniaxial)或雙軸(biaxial)晶體。

常見的天然單軸晶體有冰、方解石(calcite)和石英(quartz)等,雙軸晶體有云母、藍(lán)寶石、黃玉等雙折射與位相延遲器主截面(Principalsection)和主平面(Principalplane):

主截面----晶體分界面的法線和光軸構(gòu)成的平面；

主平面----晶體里的折射光線和光軸構(gòu)成的平面。天然方解石三個(gè)表面對(duì)應(yīng)的主截面:ABCD面AEHD面CDHG面

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

o光的振動(dòng)方向

o光的主平面

e光的振動(dòng)方向||e光的主平面

o光和e光是振動(dòng)方向垂直的線偏振光

通常o光的主平面和e光的主平面可近似認(rèn)為重合， 因此o光的振動(dòng)方向垂直于e光的振動(dòng)方向.1.定義：由單軸晶體切割成的光軸平行于表面且能使o光和e光沿同一方向傳播并產(chǎn)生一定相位差的薄片。2.原理：當(dāng)一束振幅為A0的平行光垂直入射到波片上時(shí)，在入射點(diǎn)分解成的o光和e光的相位是相等的。但光一進(jìn)入晶體，由于o光和e光的傳播速度不同，其波長(zhǎng)也不相同，所以就逐漸形成相位不同的兩束光。.

位相延遲器位相延遲器（或稱波片）光的偏振狀態(tài)的確定

按偏振度劃分，光波可分為：1．自然光（非偏振光）；2．部分偏振光；3．完全偏振光（線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光）

我們已經(jīng)了解到：1．通過(guò)偏振片可從自然光和部分偏振光產(chǎn)生線偏振光，并可以確定一個(gè)光波是否是線偏振光；2．通過(guò)波片可將圓或橢圓偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光，

或?qū)⒕€偏轉(zhuǎn)換為橢偏或圓偏。主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應(yīng)用光的偏振偏振片和波片結(jié)合起來(lái)可以產(chǎn)生所需的偏振光，也可以分析光波的偏振狀態(tài)在偏振片前放1個(gè)1/4波片，波片快軸沿光強(qiáng)極大或極小方向。轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片在偏振片偏振片前放1個(gè)1/4波片。轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)光波垂直入射光強(qiáng)無(wú)變化光強(qiáng)有變化光強(qiáng)有為零的極小值（消光）轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片有消光現(xiàn)象光強(qiáng)不變自然光圓偏振光線偏振光有消光現(xiàn)象無(wú)消光現(xiàn)象橢圓偏振光部分偏振光主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強(qiáng)度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應(yīng)用光的偏振光的偏振的應(yīng)用液晶顯示器件

由于液晶具有單軸晶體的光學(xué)各向異性，所以具有以下光學(xué)特性：1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉(zhuǎn)；2）使入射的偏光狀態(tài)，及偏光軸方向發(fā)生變化；3）使入射的左旋及右旋偏光產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的透過(guò)或反射。液晶器件基本就是根據(jù)這三種光學(xué)特設(shè)計(jì)制造的。光的偏振的應(yīng)用液晶材料在施加電場(chǎng)（電流）時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為液晶的電光效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)在液晶顯示器的設(shè)計(jì)中被廣泛采用。目前發(fā)現(xiàn)的電光效應(yīng)種類很多，產(chǎn)生電光效應(yīng)的機(jī)理也較為復(fù)雜，但就其本質(zhì)來(lái)講都是液晶分子在電場(chǎng)作用下改變其分子排列或造成分子變形的結(jié)果。光的偏振的應(yīng)用生物的生理機(jī)能與偏振光

人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復(fù)眼、兩支復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類引到它所找到的花叢。再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會(huì)迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。光的偏振的應(yīng)用光的偏振的應(yīng)用機(jī)械感應(yīng)---光彈效應(yīng)(Photoela