第5章光的偏振1(偏振光)

1、1第第5章章 光的偏振光的偏振1 光的横波性与偏振现象光的横波性与偏振现象2 光在反射折射时的偏振光在反射折射时的偏振3 光在晶体中的双折射光在晶体中的双折射4 偏振光的干涉偏振光的干涉5 人工双折射人工双折射6 旋光现象旋光现象21 光的横波性与偏振现象光的横波性与偏振现象 一、横波与偏振现象一、横波与偏振现象 二、光源的偏振状态二、光源的偏振状态 三、偏振状态的检验三、偏振状态的检验 四、马吕斯定律四、马吕斯定律3一、横波与偏振现象一、横波与偏振现象 xuE对传播方对传播方向不对称向不对称xu对传播方对传播方向对称向对称机械横波机械横波的检验的检验若振动方向平行若振动方向平行AB 通通若把

2、若把AB旋旋900 则则 不通不通横波横波纵波纵波AB4只有横波有偏振现象只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题而纵波无偏振问题如何检验光的横波性呢？如何检验光的横波性呢？光矢量对传播方向的偏振光矢量对传播方向的偏振性性 在与物质的作用过程在与物质的作用过程中中 一定有所反映一定有所反映 首先首先-用用偏振片偏振片检验检验 通光方向通光方向P通通不通不通偏振片偏振片 大分子物质大分子物质对振动方向反映对振动方向反映出出吸收系数吸收系数不同不同通光方向或通光方向或偏振化方向偏振化方向演示演示 两个偏振片两个偏振片5形象说明偏形象说明偏振片的原理振片的原理通光方向通光方向腰横别扁担进不了城门腰横别扁

3、担进不了城门61. 线偏振光线偏振光uu线偏振光的图示线偏振光的图示也叫也叫面偏振光面偏振光 偏振光偏振光 完全偏振光完全偏振光二、光源的偏振状态二、光源的偏振状态在纸面内振动在纸面内振动垂直纸面的振动垂直纸面的振动7 一个原子一次发光一定是偏振光一个原子一次发光一定是偏振光 如何得到可实用的线偏振光呢如何得到可实用的线偏振光呢?特殊特殊光源光源如外腔式如外腔式激光器激光器更多的途径是更多的途径是从从普通光源中普通光源中获取获取 普通光源的偏振态普通光源的偏振态 通常是自然光和部分偏振光通常是自然光和部分偏振光82自然光自然光 普通光源发光：普通光源发光：在人们观察的时间内在人们观察的时间内

4、有有无穷次无穷次的发光的发光按统计的观点按统计的观点 人们观察到的将是：人们观察到的将是：在在垂直传播方向的平面内垂直传播方向的平面内各个方向各个方向的光振动全有的光振动全有各个振动各个振动方向的强度相等方向的强度相等乱乱是各个振动是各个振动的的无规混杂无规混杂9xyyxAA 在实际应用中将光矢量分解为在实际应用中将光矢量分解为振幅相等的两个垂直分量振幅相等的两个垂直分量视研究的问题决定如何取坐标轴视研究的问题决定如何取坐标轴如在从自然光中获取偏振光时如在从自然光中获取偏振光时偏振片的通光方向就是首选的坐标轴偏振片的通光方向就是首选的坐标轴y或或x图示图示各个方向振动全有各个方向振动全有103

5、.部分偏振光部分偏振光本质上同自然光本质上同自然光 但显示出某个方向的振动较强些但显示出某个方向的振动较强些 通光方向通光方向xAyAyxAA 用偏振片检验用偏振片检验图示图示分量占优分量占优分量占优分量占优11第一第一 如何判别光源如何判别光源的偏振态的偏振态偏振光的检验偏振光的检验三个基本途径三个基本途径原理：原理：二向色性二向色性 布儒斯特定律布儒斯特定律双折射双折射第二第二 如何从普通光如何从普通光源中取得偏振光源中取得偏振光从实用的角度从实用的角度 必须解决必须解决两两大问题大问题12偏偏振振化化方方向向自自然然光光振振线线偏偏光光偏振片偏振片第一种第一种从普通光源中获取偏振光的方法

6、从普通光源中获取偏振光的方法利用偏振片（二向色性）可以获取偏振光利用偏振片（二向色性）可以获取偏振光13三、偏振状态的三、偏振状态的( (初步初步) )检验检验 所谓所谓初步初步： 就上述就上述三种三种偏振态的检验而言偏振态的检验而言 实际上还有椭圆和园偏振态实际上还有椭圆和园偏振态1. 装置装置入射光入射光出射光出射光观察出射光观察出射光强的变化强的变化该偏振片称该偏振片称检偏器检偏器偏振片偏振片14入射光入射光出射光出射光观察出射光强观察出射光强的变化的变化A2.检验检验minmaxII0消光消光minmaxII0I不变不变入射光入射光入射光入射光入射光入射光线偏振线偏振自然光自然光部分偏

7、振部分偏振光强变化光强变化15四、马吕斯定律四、马吕斯定律 线线偏振光偏振光通过偏振片后的光强通过偏振片后的光强0I？Ix通光方向通光方向y0A220cosAI 20cosII 反映光矢量对传播方向不对称反映光矢量对传播方向不对称线偏振光线偏振光cos0AAA16P120II S0I光强光强I0的自然光通过偏振片后光强变为多少的自然光通过偏振片后光强变为多少?该偏振片可以从自然光中取得偏振光该偏振片可以从自然光中取得偏振光所以所以 称为起偏器称为起偏器理想偏振片理想偏振片17思考思考1： 两个正交偏振片中间再加一个偏振片两个正交偏振片中间再加一个偏振片 将出现什么现象？将出现什么现象？PA18

8、 思考思考2： 光强为光强为I0 的一束自然光的一束自然光,依次通过三个偏振片依次通过三个偏振片P1 、P2 、P3 已知已知P1 和和 P3 的偏振化方向相互垂直的偏振化方向相互垂直 且偏振片无吸收且偏振片无吸收 设设P1 和和P2 的偏振化方向的夹角为的偏振化方向的夹角为 若以入射光为轴旋转若以入射光为轴旋转P2 则通则通过这三个偏振片后的光强过这三个偏振片后的光强是是_ 当当为为_时时 I有最有最大值大值_ IP P1 1P P2 2P P3 3自然光自然光0I192 光在反射折射时的偏振光在反射折射时的偏振一、现象一、现象二二 、布儒斯特定律、布儒斯特定律三、玻片堆可获得两束线偏振光三

9、、玻片堆可获得两束线偏振光20一、现象一、现象21nni自然光入射在两各向同性介质表面自然光入射在两各向同性介质表面观察反射光观察反射光 折射光线的偏振状态折射光线的偏振状态21现象：现象：1.一般入射角的情况一般入射角的情况反射光反射光 折射光都是折射光都是部分偏振光部分偏振光 反射光中反射光中 垂直入射面振动占优垂直入射面振动占优折射光中折射光中平行入射面振动占优平行入射面振动占优222.特殊入射角的情况特殊入射角的情况1 ) ) 两光偏振状态两光偏振状态反射光反射光 - 完全偏振光完全偏振光折射光折射光 - 部分偏振光部分偏振光2 ) )反射光线与折射光线反射光线与折射光线 垂直垂直( (起偏角起偏角或或布儒斯特角布儒斯特角 ) )1210nntgi入射角满足入射角满足23二、布儒斯特定律二、布儒斯特定律 1210nntgi光在两各向同性介质表面入射时光在两各向同性介质表面入射时如果入射角与两介质折射率存在下述关系如果入射角与两介质折射率存在下述关系平行入射面的光振动全透过平行入射面的光振动全透过这就是布儒斯特定律这就是布儒斯特定律24思考：思考： 如果入射光中只有垂直入射面的振动分量如果入射光中只有垂直入射面的振动分量则反射光和透射光的偏振状态如何？则反射光和透射光的偏振状态如何？25三、玻片堆可获得两束线偏振光三、玻片堆可获得两束线偏振光 2110nntgr