大学物理光偏振课件

1、第 七 章 光 学光的偏振7. 1 光的偏振1自然光的振动，在哪个方向都不占优势XYE正交分解两个方向的光矢量的平均值相等。I00.5 I00.5 I0光强分配也相等：各占一半。简化图示：2偏振偏振光(1) 完全偏振光(线偏振光)ZXYuE一自然光 偏振光E2偏振偏振光(1) 完全偏振光(线偏振光)ZXYuEZXYEu图示：或平行于版面振动图示：垂直于版面振动名词解释：振动面：(对线偏振光)：线偏振光又称为平面偏振光。光矢量E的方向与光的传播方向所构成的平面。(2) 部分部分偏振光光矢量的平均值在某一方向最强，与之垂直的方向上最弱的偏振光。图示： 版面的光振动的平均值 / 版面的光振动的平均值

2、 /版面的光振动的平均值 版面的光振动的平均值名词介绍：偏振度 若一束偏振光，光强最强方向的光强为 Imax，与之垂直方向的光强为 Imin，则：偏振度：minmaxminmaxIIIIp( 0 p 1 )如：(1) 完全偏振光 Imin=0p =1(2) 自然光 Imin= Imaxp =0(3) 部分偏振光Imin 00 p I2)Imax=I1Imin=I20光强变化，但无消光现象。例1一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴转动偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍。那么入射光中自然光与线偏振光的光强之比为何？解：设其中自然光强I0，线偏振光强 I

3、透射光强最大时： Imax= I + I0/2透射光强最小时： Imin= I0/252200IIII0I =12例2将三个偏振片迭放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成 角和90角。(1) 强度为 I0 的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，求经过每一偏振片后的光强和偏振状态。(2)如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？解：自然光P1P2P3I0(1) 图示偏振状态I1I2I3I1= I0/2I2= I1cos2 = (I0/2)cos2I3=I2cos2(90)=(I0/8)sin22 =45时，I3= I0/8光强最大(2)I1= I0/2I3=0参与题：使一束线偏振光

4、的光矢量方向旋转90，至少需几块偏振片？如何操作？ 书中例题自看四、反射光和折射光的偏振实验表明： (1) 在反射光中垂直入射面的光振动多于平行入射面的光振动； 在折射光中平行入射面的光振动多于垂直入射面的光振动； (2) 当入射角 i 不同时，反射和折射光中两种光振动之比亦不同！？能否通过改变入射角 i，获得完全偏振光?反射和折射光中的偏振现象n2n1ir (3) 当 i 等于某一特定角度时，在反射光中只有垂直入射面的光振动,而平行于入射面的光振动变为0。由布儒斯特从实验中得出布儒斯特定律(1812)布儒斯特指出：当入射角12tannnb(10-39)反射光成为完全偏振光，其振动方向与入射面

5、垂直。n2n1注意：(1) b布儒斯特角；(起偏起偏振角角)(2) 此时折射光仍为部分偏振光； (b)满足下式时由折射定律n1sinib= n2sinr sinib n2 = sinr n1由布-特定律 sinib n2tanib= = cosib n1 sinr=cosib b+ r=90(10-40)(3) 入射角为起偏振角 b 时，反射光与折射光互相垂直。证明：定律的应用： 产生线偏振光； 测介质的折射率 tan b=n2/ n1（但一次反射的光很弱）br例有一平面玻璃板放在水中，板面与水面成 角，设水和玻璃的折射率为 n水=1.333和n玻=1.517。欲使图中水面和玻璃板面的反射光都是完全偏振光， 角应是多大 ？rb1b2空气水ABC解：tanb1= n水b1=53.12tanb2= n玻/n水b2=48.69b1+ r=90r=36.88在ABC中， +(90+ r)+(90 b2)=180 = b2 r =11.81玻璃片堆：一次反射存在的问题：通过反射与折射获得线偏振光n2n1br多次反射和折射。(1) 反射光强一般较弱；(2)折射光仍为部分偏振光。解决办法：n1n2n1n2r0rb入射角为布儒斯特角时：在玻璃片堆下表面反射的光是否也是线偏振光?由布儒斯特定律：)90tan(tanbrbcot21/nn即：r 也