大学物理-光的偏振

光的偏振 (Polarization of light), 光是横波: 电矢量又称作光矢量.,原子发光是随机的，在普通光源发出的光波列，它们的频率、初相位、振动方向、及波列长度都可能不同.,垂直于光传播方向平面内没有一个振动方向存在特殊性,如果由于某中原因(天然的或人工的）使得上述对于给定的传播方向,光矢量的振动方向对某一方向有了偏爱性-偏振现象,自然光:,本章主要讲偏振光的产生(起偏)和检验(检偏),1.自然光:,一. 偏振态的表示:,任意时刻，可以把每个光矢量分解成相互垂直的两个光矢量分量，自然光可以用下图表示。每个光矢量分量的光强等于自然光光强的一半。,2.线偏振光,3.部分偏振光,y,y,x,z,传播方向, /2,x,某时刻右旋圆偏振光E随z的变化,E,0,4. 圆偏振光 椭圆偏振光,右旋圆偏振光,可以看作互相垂直的两个线偏振光的合成.且y向光矢量的振动位相超前/2; 如果y向落后/2形成左旋圆偏振光. ; 如果它们的振幅相等可得正椭圆偏振光.,二. 起偏:,1. 线偏振光:,偏振片: 是用某种晶粒(碘硫酸金鸡钠)按一定方 式涂在一层薄的透明膜上制成.它具有强烈的 二向色性：只允许某一方向的光通过-偏振 化方向.,(也可直接利用某些晶体的二向色性-电气石),(玻璃片足够多时),反射光中垂直于入射面振动的光的强度比较大，折射光中在入射面内振动的光的强度比较大。,以布儒斯特角入射时，反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光。并且：,i = i0 时，反射光只有S分量,i 0 布儒斯特角或 起偏角,i0 +r0 = 90O,由,若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，则：,利用晶体特性制成的各种偏振棱镜,尼科耳棱镜:,偏光镜: 格兰汤姆孙 棱镜,偏光分束镜 : 沃拉斯顿棱镜,2. 部分偏振光,反射与折射,散射,一般晶体的二向色性,3. 圆偏振光 椭圆偏振光,利用晶体波片. 使的线偏振光一分为二,产生互相垂直的有固定位相差的两个线偏振光其合成光束一般为椭圆偏振光. 如果波片的厚度使得:,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,三. 光在晶体中的传播, 双折射,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转,双折射,纸面,方解石 晶体,双折射-折射光分成两束,且都是线偏振光,1. 双折射的概念(晶体各向异性),(垂直入射时e光也不沿原方向),寻常光和非寻常光,晶体的光轴,光轴：在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象。称这一方向为晶体的光轴。,光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴, 主平面和主截面,主平面：晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的 平面,主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。, O光及E光都为线偏振光。,一般来说， O光主 平面和 e光主平面 并不重合。,当入射光线在主截面内时，O光、 e光以及 它们的主平面都在主截面内。此时，两光的振动 方向相互垂直。O光垂直于主截面振动， e光在 主截面内振动。,O光的振动方向垂直其,主平面. e光的振动方向,在其主平面内., 晶体的主折射率，正晶体、负晶体,n0 ，ne称为晶体的主折射率,正晶体 : ne no,负晶体 : ne no,e光:,(eo),e光传播方向不同, 传播速度也不同。,解释起偏中提到的二个问题:,方解石: 负晶体,偏光镜: 格兰汤姆孙棱镜,偏光分束镜 : 沃拉斯顿棱镜,1,2,方解石,方解石,o,e,光轴,光轴,晶体相移器件，圆和椭圆偏振光的起偏,波片相位延迟片,波片是光轴平行表面的晶体薄片。,通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差：,振幅关系,从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。,时为圆偏振光,.四分之一波片,从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）,四. 检偏: 起偏器都可以用做检偏器,1. 马吕斯定律:,马吕斯定律（1809）,消光,.,.,.,.,.,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,偏振片,偏振片,.,.,.,.,.,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