第十四章光学光的偏振.ppt

13 9自然光偏振光 振动方向与传播方向组成的平面 光矢量E的振动方向对传播方向的不对称性 结论 只有横波才有偏振现象 偏振 偏振态 振动面 光矢量在垂直光传播方向的平面内的振动状态 一 自然光及其特点 没有优势方向 自然光的分解 光矢量具有环绕传播方向的对称性 垂直光传播方向的平面内 光振动没有优势方向 2 各方向的光矢量振幅相等 3 可用一对独立的 相互垂直的 振幅相等的光矢量表示 自然光的表示方法 表示光振动 纸面 二 线偏振光 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 只含某一个固定振动方向的光 线偏振光的表示方法 简称 偏振光 亦称 完全偏振光 平面偏振光 三 部分偏振光 部分偏振光的分解 部分偏振光 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的 独立的 振幅不等的线偏振光 部分偏振光的表示方法 纸面的光振动较强 纸面的光振动较强 某振动方向占优势的光 四 圆偏振光和椭圆偏振光 圆偏振光 光矢量在 传播方向的平面内 椭圆偏振光 左旋光 右旋光 端点的轨迹是圆的光 以一定角频率旋转 且光矢量 光矢量在 传播方向的平面内 端点的轨迹是椭圆的光 以一定角频率旋转 且光矢量 五 获得偏振光的方法 1 利用晶体的二向色性 二向色性 吸收一个方向光振动而透过另一个方向光振动的特性 2 利用自然光在介质表面的反射和折射 3 利用晶体的双折射 4 利用分子散射 5 利用新型激光 13 10偏振光的获得和检测 起偏和检偏 一 起偏和检偏 1 起偏 使自然光或非偏振光变成线偏振光 2 检偏 检验入射光的偏振性 利用晶体的二向色性 4 偏振片的偏振化 透振 方向 透过偏振片的光振动方向 3 偏振片 制成的透明薄片 光强I不变 是什么光 光强I变 有消光 是什么光 光强I变 无消光 是什么光 5 偏振片的起偏和检偏方法 起偏 检偏 偏振片既可作起偏器又可作检偏器 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 偏振光通过旋转的检偏器 光强发生变化 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 两个偏振片的偏振化方向相互平行 光强最大 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 自然光通过旋转的检偏器 光强不变 二 马吕斯定律 马吕斯定律 1809 I 出射线偏振光强度 I0 入射线偏振光强度 入射偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 13 71 理想情况 I0 I1 I0 I2 例 当一束自然光相继通过两个透振化方向成600角的偏振片p1 p2时 透射光强为I1 若在这两个偏振片之间再插入另一偏振片p3 它的透振方向与前两个偏振片均成300角 则透过p2的光强为多少 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 随i变化 部分偏振光 三 布儒斯特定律 课本p 513 反射光的偏振化程度与入射角有关 当入射角等于某一特定值i0时 反射光成为完全偏振光 称起偏振角或布儒斯特角 布儒斯特定律 自然光从折射率为n1的介质射向折射 率为n2的介质的界面 当入射角i满足 成为振动方向 入射面的完全偏振光 2 说明 自然光以i0入射时 折射光仍为部分偏振光 其光振动仍为 入射面的成份多于 入射面的成份 其强度比反射光更强 13 69 时 反射光 入射角为i0时 反射光 折射光 反之 当反射光 折射光 时 入射角一定是i0 反射光一定是完全偏振光 光从真空 或空气 入射到折射率为n的透明介质界面上时 起偏角i0满足 例 玻璃n 1 50 利用玻璃片堆产生线偏振光 布儒斯特定律的应用 1 反射起偏和检偏 2 透射起偏 四光的双折射 课本p513 1 双折射现象 对于各向异性晶体 一束光射入晶体后 可观察到有 寻常光 简称o光 非常光 简称e光 o光和e光都是线偏振光 1 寻常光和非常光 遵守折射定律 不遵守折射定律 两束折射光的现象 2 o光和e光的特点 o光和e光都是线偏振光 在各向异性的晶体内 o光沿各方向的传播速度相等 e光沿各方向的传播速度不同 结论 o光在入射面内 e光一般不在入射面内 i 0时 r可不为0 i 0时 r 0 常量 常量 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 双折射 纸面 方解石晶体 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 光 光 双折射 纸面 方解石晶体 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 光 光 双折射 纸面 方解石晶体 当方解石晶体旋转时 o光不动 e光围绕o光旋转 2 光轴主平面 1 光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射 该方向称为晶体的光轴 例 方解石 CaCO3 2 光轴的特点 光轴是一特殊的 方向 不是一条直线 凡平行于此