青岛大学 光学课件 1011偏振

透振方向相互平行 透振方向成45度 透振方向相互垂直 55 56学时作业 P329 思考题 3 4 课 P333 习题 6 1 2 3 第六章光的偏振 1光的横波性与五种偏振态 1 1横波与偏振现象 纵波 振动方向 传播方向 唯一的 横波 振动方向 传播方向 不唯一 例 绳波 二者区别 偏振现象 结论 1 只有横波才具有偏振性 2 光是横波也具有偏振性 2 当K1 K2波不通过 1 当K1 K2波通过 3 当弹簧纵波K1 K2 K1 K2波皆通过 2 线偏振光 几何表示 定义 光振动矢量只限于一个确定方向的光 产生 例 自然光经偏振片后的光 液晶显示的光 出射振幅 出射光强 马吕斯定律 I0 I2 I1 起偏器 将非偏光变成线偏光的器件 检偏器 检验光的偏振态的器件 例 偏振片 玻璃 晶体 线偏光 自然光 讨论 最亮 全消光 最暗 较亮 当P2旋转时 I2从最亮到全暗交替变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零 3 部分偏振光 介于线偏和自然光之间的一种光 几何表示 定义 通过偏振片的光强 大量的不同振动取向 彼此独立的光振动的集合 且光矢量关于传播轴呈非轴对称分布 有一优越方向 产生 例 吸收不好的偏振片透射光 折射光 反射光 入射光强 I0 IM Im 透射光强 P转动 透射光强I从最亮到较暗 偏振度 例1使自然光通过两个偏振化方向成600角的偏振片 透射光强为I10 今在这两个偏振片之间再插入另一偏振片 它的偏振化方向与前两个偏振片均成300角 则透射光强为多少 例2 自然光和线偏振光的混合光束 通过一偏振片时 随着偏振片以光的传播方向为轴的转动 透射光的强度也跟着改变 如最强和最弱的光强之比为6 1 那么入射光中自然光和线偏振光的强度之比为多大 解 返回 结束 设 自然光I1 线偏光I2 例3如果起偏振器和检偏振器的偏振化方向之间的夹角为300 1 假定偏振片是理想的 则非偏振光通过起偏振器和检偏振器后 其出射光强与原来光强之比是多少 2 如果起偏振器和检偏振器分别吸收了10 的可通过光线 则出射光强与原来光强之比是多少 解 1 设自然光光强为I0 通过第一偏振片后的光强为 0 304 2 考虑偏振片的吸收 通过起偏器后的光强为 57 58学时P329思 6 5 10 11 12 13 16P334习 6 4 5 6 3 部分偏振光 2 线偏振光 马吕斯定律 1 自然光 上节课 4 偏振度 4 圆偏振光 P 1 定义 几何表示 只有一个 其大小不变 方向随时间转 其端点轨迹为一个圆 分左旋光 右旋光 时间平均效果 Ax Ay且相关 圆光的产生 同频 同幅 二垂直线偏光合成 检偏 圆光通过偏振片的光强变化规律 左旋 右旋 检偏 圆光通过偏振片的光强变化规律 入射光 出射光 干涉 5 椭圆偏振光 定义 t时刻一个 大小方向随t变 其端点轨迹为椭圆 几何表示 椭圆光的产生 时间平均效果 Ax Ay相关 同频 不同幅 2的二垂直线偏光合成 检偏 椭圆光通过偏振片的光强变化规律 检偏 椭圆光通过偏振片的光强变化规律 入射光 出射光 干涉 椭圆 圆振动 右旋 左旋 斜椭圆 两频率相同垂直振动的合成 2光在反射 折射时的偏振性 2 1菲涅耳反射 折射公式 根据电磁场边值关系 D法向连续 E 切向连续 将EP ES分别在投影 由 推导 已知E1P E1S i1 n1 n2 讨论 反射透射 1 Ep Es反射折射比例不同 影响了反射光折射光的偏振态 2 E 1p E2p不同 导致反射折射的光强变化 2 2三种反射率 透射率 1 振幅反射率r 透射率t 定义 反射率 透射率 注 rs rp可正可负可有位相变化 注 ts tp永远 0无位相变化 讨论 1 正入射 不改变偏振态 2 反射 号表示反射线振动与原约定反向 位相突变 3 斜入射i1 0P281图6 13 a i1小 反射光弱 例 光从空气垂直射向玻璃 2 光强反射率R 透射率T 定义 3 2 斜入射 i1 RS 单调增 RP 讨论 上例 湖面的倒影 Rs RP iB i1 R i1小 反射光弱 思考题 湖面的倒影 3 能流反射率 透射率 i1 反射率 透射率 2 3反射 折射光的偏振结构 布儒斯特定律 1 一般角入射 当自然光以任意角i入射时 折 反射均为部分偏振光 推论2 当圆偏光以任意角i入射时 折 反射均为椭圆偏振光 推论3 当线偏光以任意角i入射时 折 反射均为线偏振光 偏振方位变化 推论1 说明 1 P分量全折射 反射光只有S分量 线偏光 S分量不全反射 折射是部分偏振光 偏振度 2 布儒斯特定律可测n2 2 布儒斯特角iB入射 反射光是S分量的线偏光 当i1 iB时 则 rp 0 P分量反射为0 59 60学时半波损失期中考试总结课程论文 反射透射 2 布儒斯特角iB入射 反射光为只有S分量的线偏振 1菲涅耳反射 折射公式 上节课 检偏举例 n玻 1 5iB 560 4 玻璃堆折射光起偏 理论实验表明 反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的7 4 而约占85 的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中 为了增加折射光的偏振化程度 可采用玻璃片堆的办法 一束自然光以起偏角56 30入射到20层平板玻璃上 如图 4 玻璃堆折射光起偏 作业 求证 2 4反射光半波损失 位相突变 n1 n2 n1 n2 P283 6 35式 自证 由菲涅尔公式 P281图可知 1 反射光的位相变化 振幅反射率 得证 证明 2反射光半波损失 位相突变 条件 正入射 结论 当光从光疏进入光密介质时 反射光有半波损失 反之则无 透射光永远无半波损失 掠入射 2008级光学期中考试成绩分布 80分以上的点名表扬 70分以上的全体表扬 40分以下的黄牌警示 最高分109 5 108 期中总结 情况分析 抄袭作弊情况少 错误很少雷同 1 平时