光学课件：光的偏振复习

1、第五章第五章 光的偏振复习光的偏振复习第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习2 2cosIIO 光的偏振的定义光的偏振的定义 光光 的的 偏偏 振振透射光透射光变化律变化律偏振光种偏振光种类、表示类、表示法、产生法、产生o光与光与e光的干涉光的干涉线偏振光线偏振光马吕斯定律马吕斯定律部分偏振光部分偏振光偏振光偏振光干涉干涉色偏振色偏振等厚干涉等厚干涉椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光特例特例5 种偏振光的检验种偏振光的检验主要内容主要内容第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习31. 线偏振光的产生线偏振光的产生 i. 概念：概念： 自然光；线偏振光；部分偏振光自然光；线偏振光；部分偏振光. 表示

2、法表示法. ii. 实验定律：实验定律： 布儒斯特定律：布儒斯特定律： 212112niitgin 马吕斯定律：马吕斯定律： 20cosII I0 为入射的为入射的线偏振光线偏振光光强光强 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习4iii. 产生：产生： b) 利用利用i10 玻璃片，玻璃片堆玻璃片，玻璃片堆. c) 利用利用no、 ne 的不同的不同 尼科耳棱镜等尼科耳棱镜等. a) 利用利用二向色性二向色性 人造偏振片（最广泛）人造偏振片（最广泛）. 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习52. 双折射现象双折射现象 i. 概念：概念： o 光；光；e 光；光轴；主截面；主平面光；光轴；主截面；

3、主平面. ii. 定性解释定性解释iv. 惠更斯作图法惠更斯作图法. iii. 单轴晶体的单轴晶体的主折射率主折射率：no、 ne . 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习63. 椭圆、圆偏振光的产生椭圆、圆偏振光的产生. 4. 1/4波片、半波片波片、半波片. 5. 偏振光的检验（偏振光的检验（5种光）种光）. 6. 偏振光的干涉偏振光的干涉. 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习71. 在真空中行进的单色自然光以布儒斯特角入射到在真空中行进的单色自然光以布儒斯特角入射到平玻璃上，下列叙述中，哪一种是不正确的？平玻璃上，下列叙述中，哪一种是不正确的？(A) 入射角的正切等于玻璃板的折射率。入

4、射角的正切等于玻璃板的折射率。(B) 反射线和折射线的夹角为反射线和折射线的夹角为90O 。(C) 折射光为部分偏振光。折射光为部分偏振光。(D) 反射光为平面偏振光。反射光为平面偏振光。(E) 反射光的电矢量的振动面平行于入射面。反射光的电矢量的振动面平行于入射面。答：答：(E)第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习82. 如图如图(a)所示，一束自然光垂直投射于一块诸如方解石所示，一束自然光垂直投射于一块诸如方解石的双折射晶体上，晶体的光轴在纸面上。光束分裂成两的双折射晶体上，晶体的光轴在纸面上。光束分裂成两束光：束光：o光和光和e光。图光。图(a)中绘出了中绘出了o光和光和e光的波面，试光

5、的波面，试问下列哪种叙述是正确的？问下列哪种叙述是正确的？(A) 方解石是方解石是1/4 波片。波片。(C) o光的主折射率光的主折射率no小于小于e光的主折射率光的主折射率ne 。(B) e光线偏向左侧。光线偏向左侧。(D) e光为自然光。光为自然光。 (E) o 光的电矢量平行于纸面。光的电矢量平行于纸面。答：答：(B)第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习90i0i0iiii3将下面各图中的反射光和折射光的偏振态在图中标出，将下面各图中的反射光和折射光的偏振态在图中标出，其中其中 为布儒斯特角为布儒斯特角0i第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习104. 当单轴晶体的光轴与表面成一定角度时，

6、一当单轴晶体的光轴与表面成一定角度时，一束与光轴方向平行的光入射到晶体表面之内时，束与光轴方向平行的光入射到晶体表面之内时，如图。问光束在晶体内会发生双折射吗？如图。问光束在晶体内会发生双折射吗？见见 P P228 图图 5-16第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习115. 线偏振光，椭圆偏振光，圆偏振光，自然光，部分线偏振光，椭圆偏振光，圆偏振光，自然光，部分偏振光经偏振光经 1/4 波片，出射光的偏振态如何变化？波片，出射光的偏振态如何变化？解：解：线偏振光线偏振光1/4波片波片 光轴与偏振方向平行光轴与偏振方向平行光轴与偏振方向成光轴与偏振方向成45o角角其它取向其它取向线偏振光线偏振光

7、圆偏振光圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光1/4波片波片 光轴与椭圆主轴平行光轴与椭圆主轴平行线偏振光线偏振光其它取向其它取向椭圆偏振光椭圆偏振光第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习12圆偏振光圆偏振光1/4波片波片 线偏振光线偏振光自然光自然光部分偏振光部分偏振光1/4波片波片 1/4波片波片 自然光自然光部分偏振光部分偏振光第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习13 6. 讨论讨论如图的装置如图的装置 为偏振片，为偏振片，问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？pp,p,p211s2ss1p2pp p452p1pp2p1p2p1pp p2p1p p2

8、p1pp p偏振化方向偏振化方向第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习141s2ss1p2ppp452p1pp2p1p2p1ppp2p1pp2p1ppp无（两振动互相垂直）无（两振动互相垂直）21p,p pp,( (1) )去掉去掉 保留保留 p21p,pp,( (2) )去掉去掉 保留保留p21p,p,p( (3) )去掉去掉 保留保留pp,p,p21( (4) ) 都保留都保留无（两振动互相垂直）无（两振动互相垂直）无（无恒定相位差）无（无恒定相位差）有有第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习157 . 一. 一线线偏偏振振光光垂垂直直入入射射到到一一方方解解石石晶晶体体上上，它它的的振振动动

9、面面和和主主截截面面成成30 角30 角，两两束束折折射射光光通通过过方方解解石石后后面面的的一一个个尼尼科科耳耳棱棱镜镜，其其主主截截面面与与入入射射光光的的振振动动方方向向成成50 角50 角。计计算算两两束束透透射射光光的的相相对对强强度度。(1). 振振动动面面与与尼尼科科耳耳主主截截面面在在晶晶体体主主截截面面两两侧侧时时，o sin30 ,cos30eAAAA解解： 经经方方解解石石透透射射出出来来的的两两束束线线偏偏振振光光，振振幅幅分分别别为为再再经经过过尼尼科科耳耳棱棱镜镜，透透射射出出来来的的仍仍是是两两束束线线偏偏振振光光。NNOOAA30o20oAeAoA1A212co

10、s20 ,sin20eoAAAA 22222130200.044ooeIAtgtgIA 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习16(2). 振振动动面面与与尼尼科科耳耳主主截截面面在在晶晶体体主主截截面面同同侧侧时时，NOOAA30o50oAeAoA1A2N12cos80cos30 cos80 ,sin80sin30 sin80eoAAAAAA 222221308010.72ooeIAtgtgIA 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习174589.35.141101.658, 1.486oenmdcmnn 8. 波8. 波长长的的一一束束左左旋旋圆圆偏偏振振光光垂垂直直入入射射到到的的方方解解石

11、石波波片片上上，问问透透射射光光束束具具有有什什么么样样的的偏偏振振态态？已已知知。解：解：左旋圆偏光左旋圆偏光00cos,sinxyEAt EAt光经波晶片，产生光经波晶片，产生e光、光、o光，出射时的相位差光，出射时的相位差42()2 (1.6581.486) 5.141 103oenn d 即波晶片为即波晶片为半波片半波片 第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习18若波晶片光轴为若波晶片光轴为 x 轴轴若波晶片光轴为若波晶片光轴为 y 轴轴000cos,sin(3 )sinxyEAtEAtAt 右旋圆偏光右旋圆偏光半波片使左旋圆偏振光变成了右旋圆偏振光半波片使左旋圆偏振光变成了右旋圆偏振光

12、000cos(3 )cos,sinxyEAtAtEAt 右旋圆偏光右旋圆偏光第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习199. /4/422 用用一一块块波波片片和和一一块块偏偏振振片片鉴鉴定定一一束束椭椭圆圆偏偏振振光光。达达到到消消光光位位置置后后，波波片片的的光光轴轴与与偏偏振振片片透透振振方方向向相相差差，求求椭椭圆圆长长短短轴轴之之比比。 /4 解解： 一一椭椭圆圆偏偏振振光光经经波波片片以以后后有有消消光光位位置置/ 4 波波片片的的光光轴轴对对准准椭椭圆圆光光的的长长轴轴或或短短轴轴方方向向。如如图图，消消光光时时，偏偏振振片片的的透透振振方方向向与与合合成成线线偏偏振振方方向向正正交

13、交。oeAtAco 222.5 AoAe22oP第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习201N2N222222210. 2020NNNNNNNN 1 1在在两两个个正正交交尼尼科科耳耳棱棱镜镜和和之之间间垂垂直直插插入入一一块块波波片片，发发现现后后面面有有光光射射出出。但但当当绕绕入入射射光光向向顺顺时时针针转转过过后后，的的视视场场全全暗暗。此此时时，把把波波片片也也绕绕入入射射光光顺顺时时针针转转过过，的的视视场场又又亮亮了了。问问：(1) 这(1) 这是是什什么么性性质质的的波波片片；(2) 要(2) 要转转过过多多大大角角度度才才能能使使的的视视场场又又变变为为全全暗暗。第第5章章 光

14、的偏振复习光的偏振复习21解：（解：（1）因而必定是因而必定是半波片半波片。若若1/4波片波片: N2转动，不会暗，因出来的光是转动，不会暗，因出来的光是椭（圆）椭（圆）偏光偏光.入射光入射光线偏振光线偏振光N1波片波片视场亮、全暗变化视场亮、全暗变化转动转动N2?第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习22（2）OO AA 00 10 (220 )从从N1出射线偏振光的振动面与波片的主截面夹角出射线偏振光的振动面与波片的主截面夹角波片绕入射光顺时针转过波片绕入射光顺时针转过20o0 30 0260 N2再转再转60o-20o=40o，视场全暗，视场全暗第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习2311

15、11一厚度为一厚度为0.04mm的方解石波晶片，其光轴平的方解石波晶片，其光轴平行于表面，将其插入两主截面相互垂直的尼科耳行于表面，将其插入两主截面相互垂直的尼科耳棱镜之间，使光轴与第一尼科耳镜主截面成棱镜之间，使光轴与第一尼科耳镜主截面成 角，角，试求哪些波长的可见光不能通过这一装置。试求哪些波长的可见光不能通过这一装置。1N2N第第5章章 光的偏振复习光的偏振复习24 解：自然光通过解：自然光通过 后为线偏振光，光振幅后为线偏振光，光振幅为为A A（方向平行于主截面），垂直入射到晶片后（方向平行于主截面），垂直入射到晶片后分为两束光（分为两束光（o, e）振幅分别为）振幅分别为1N0cossineAAAA 1N2N1A2AoAeA A这两束光经这两束光经 后，透出的光振动，