光的偏振性 马吕斯定律.doc

偏振性 马吕斯定律光的一、自然光 偏振光1. 光的偏振性（Polarization） 电磁波是横波，光是电磁波在人眼视觉范围内的波段0.4nm 0.7nm。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。研究光的振动方向的特性即研究光的偏振性。光矢量的振动对于传播方向的不对称性，称为为光的偏振。 2. 光偏振态的分类和图示根据光矢量对传播方向的对称情况，光可以分为：自然光、线偏振光、部分偏振光，以及椭圆偏振光。（1）完全偏振光 * 线偏振光光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光。偏振光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面。线偏振光的振动面是固定不动的。线偏振光的表示方法如下： * 椭圆偏振光光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。*圆偏振光 椭圆 圆 线（2）自然光普遍光源如太阳、白炽灯、钠灯等发光时，组成光源的原子自发或受激辐射光波列是随机的，各光波列振动方向、频率和位相不尽相同，光矢量在垂直于光传播方向的平面上取各方向的几率相等，自然光可分解为两 互相垂直方向、振幅相等、没有任何相位关系的偏振光。自然光的表示方法如图： 对自然光，若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等，如图所示：，（3）部分偏振光若光波中虽包含各种方向的振动，但在某特定方向上的振动占优势，例如在某一方向上的振幅最大，而在与之垂直的另一方向上的振幅最小，则这种偏振光称为部分偏振光。其优势越大，其偏振化程度越高。因此，可以用一定方法将自然光变成部份偏振光和偏振光。部分偏振光的两个相互垂直的光振动也没有任何固定的相位关系。部分偏振光的表示方法如下：自然光加线偏振光、自然光加椭圆偏振光、自然光加圆偏振光，都是部分偏振光。二、偏振片 起偏和检偏1. 偏振片两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行与该方向的振动通过，这一方向称为透振方向。2. 起偏当自然光通过偏振片时，某一方向上的光矢量被吸收，只有另一方向的光矢量透过，从而使自然光成为偏振光，称为起偏。从起偏器透出的线偏振光的光强是入射自然光的光强的1/2。3. 检偏在光路上放一块相同的偏振片，当旋转这一偏振片时，在片后观察，若透射的光强不发生变化，则入射光为自然光，若光强发生变化，则可确定入射光为偏振光，因此该偏振片可进行检偏。（1）线偏振光检偏器旋转一周，光强两强两黑。（2）自然光在光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋转，屏上亮暗无变化。（3）部分偏振光检偏器旋转一周，屏上光强经历两强两弱变化。（4）圆偏振光光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，光强无变化。（5）椭圆偏振光光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，光强两强两弱。三、马吕斯定律一束光振幅为A0、光强为I0的线偏光，透过检偏器以后，透射光强为I。设为线偏光的光振动方向OM与检偏器透振方向ON 间的夹角，则可以将入射到检偏器的光振动分解为平行于和垂直于ON 的两个分量，如下图所示。 垂直于ON 的分量不能通过检偏器，只有平行于ON 的分量才能通过检偏器。因光强正比于光振动的振幅，所以从检偏器透射出来的光强为：，为线偏振光的光振动方向OM与检偏器透振方向ON间的夹角。这就是马吕斯定律：，当