光的偏振-3概述.ppt

第三部分,光的偏振,理解自然光与偏振光的区别；理解布儒斯特定律和马吕斯定律；了解双折射现象；了解反射光和散射光的偏振特性。,教学基本要求,前言,光矢量振动方向与光线传播方向垂直，从而出现各种偏振状态。,光矢量对光传播方向是不对称的,电磁波：,17.9自然光和偏振光,一.自然光（非偏振光）,2.定义：在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量呈对称分布的光。,1.普通光源发光特点,从统计规律上来说，光振动将在垂直于光速的平面上遍布所有可能的方向，而且所有可能的方向上相应光矢量的振幅（光强度）都是相等的。,任何取向的一个光矢量都可分解为两个相互垂直方向上的分量。,3.自然光的分解：,自然光可分解为两个振动方向相互垂直、振幅相等、但不相干（无确定的相位关系）的光振动。,由于自然光的对称性，所有取向的光矢量在这两个方向上的分量的时间平均值彼此相等。,注意：两者的光强度各等于自然光总光强度的一半,4.自然光的表示法,二.偏振光（线偏振光）,1.定义：光振动只沿某一固定方向的光,2.线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解,3.线偏振光的表示法,三.部分偏振光,部分偏振光可视为自然光和线偏振光的混合,1.定义：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光。,2.分解,偏振态是纯理念上的描述，无法用仪器或眼睛给出直接显示或观察的。,对于光的偏振态的判断，均凭借光通过偏振元件以后透射光强的变化特点而获得的。,注意,一.偏振片,1.制作：形成“碘链”导线,2.特性：当自然光入射时，沿碘链方向的光振动不能通过偏振片，垂直于碘链方向的光振动就能通过偏振片。,3.通光方向或偏振化方向,由介质吸收引起的光的偏振,利用介质的选择吸收产生线偏振光。,起偏与检偏,二.起偏与检偏,1.起偏器：用来产生偏振光的偏振片,2.检偏器：用来检验光的偏振状态的偏振片,三.马吕斯定律(1880年),P1,P2,马吕斯定律：强度为I0的偏振光通过检偏振器后，出射光的强度为,例1有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它们偏振化方向间的夹角为时,一束单色自然光穿过它们，出射光强为;当它们偏振化方向间的夹角为时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为，且。求两束单色自然光的强度之比。,解设两束单色自然光的强度分别为和。,经过起偏器后光强分别为和。,经过检偏器后,若在间变化，如何变化？,四.偏振片的应用,消眩光,眩光(光亮耀眼的光)：往往是由各种光滑表面反射而来的镜面式反射光和由粗糙表面反射来的漫反射光重叠而成的部分偏振光,要清除眩光，只要将反射光中的线偏振光部分去掉就行了。,各种用途的偏振眼镜就是根据这个原理而设计的。,反射光中的线偏振光部分进入眼睛，视网膜上的神经在它的电场作用下，容易产生疲劳的感觉，而且视物不清，这对人眼是有害的。,入射面：入射光线和法线所成的平面。,反射光：部分偏振光，垂直于入射面的振动多于平行于入射面的振动。,理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关,一.反射光的偏振状态,17.10由反射引起的光的偏振,折射光：部分偏振光，平行于入射面的振动多于垂直于入射面的振动。,二.布儒斯特定律(1812年),反射光为线偏振光，且光振动垂直于入射面，折射光为部分偏振光。,当时，,(1)反射光和折射光互相垂直。,布儒斯特角(起偏振角),(2)根据光的可逆性，当入射光以角从介质入射于界面时，此角即为布儒斯特角。,讨论下列光线的反射和折射(起偏振角i0)。,例一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角为布儒斯特角，问：在界面2的反射光是什么光？,对于一般的光学玻璃，一次反射垂直于入射面的振动仅很小部分被反射(约15%)，所以反射偏振光很弱，大部分光将透过玻璃。一般应用玻璃片堆产生偏振光。,一.双折射的寻常光和非寻常光,17.11由双折射引起的光的偏振,光通过双折射晶体,折射光分成两束的现象双折射现象,实验证明：o光和e光均为偏振光，并且振动面互相垂直。,二.产生双折射的原因,2.寻常光线在晶体中各方向上传播速度相同。,1.非常光线晶体中各方向上传播速度不同,随方向改变而改变。,双折射晶体（如：方解石、石英、冰等）为各向异性介质。,三.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这一方向为晶体的光轴,注意：光轴不是指的一条线。,例如：,四.尼科耳棱镜(Nicolprism),偏振分束,尼科耳棱镜可用于起偏和检偏,本章小结,本章主要介绍了光的偏振的一些现象和规律。,本章要点：,1.自然光、偏振光和部分偏振光,2.由介质吸收引起的光的偏振：偏振片、马吕斯定律,3.由反射引起的光的偏振：反射光