课程上课课件第6的偏振

振 (polarizationof振(Thepolarizationof§§6.1§6.2§6.3晶体中的双折射§6.4§§6.1(Thepolarizationstateof(ThepolarizationofOAAOAAzz

均匀的,称为光的偏振。偏振:光波的振动方向对于方向的不对称性。(Thenatural光矢量E在垂直于方向的平面内可以取任何方向,且各个方向具有相同的平均值,即分布是均匀的,这样

(ThelinearlypolarizedyxArEzyxArEzOEzOEzO (Thepartialpolarized (ellipticandcircularpolarized xy (left-handedpolarized (right-handedpolarized

§§6.2(Themethodsofobtainingpolarized反射和折射起偏特定6.2.1Polarizingandysisofthe:

6.2.2定律(Malus

a a通过检偏器的光振动振幅:EE0cosI=II=Icos20E2=∥=cos2 E2I0 a=0,P1//P2,I=a=90,P1^P2,I=

例1:起偏器和检偏器,在它们的偏振化方向成a1=30º 观测一束单色自然光。又在a2=60º时,观测另一束单色自然光,设两次所得的透射光强度 I/2

I

I1cos2

I/2

¢ I2

I2

2cosa2I'=I

2

cos2a

I2cos2 1 1

cos2

=cos230∘= 6.2.3反射和折射起偏特定(Polarizingofreflectionandrefraction,Brewster’s• •i•• •i•iB+r=90°• •r nsin =nsin •r tantaniB=1n折射起偏的方法(themethodofpolarizingof••Example2 Whenlightisreflectedfromatransparentsubstanceatthepolarizingangle,thereflectedandrefractedraysarethereflectedandraysarethereflectedbeamisnot theelectricvibrationsoftheelectromagneticwaveareperpendiculartothereflectingsurfacenoneoftheaboveis§6.3(thebirefringenceinthe (thedoublerefraction寻常光(ordinary折射光线遵守折射定律,折射率为常数,其折射光线入射面内,o光。非寻常光(extraordinarylight):折射光线折射定律,折射率不为常数,其折射线不一定在入射面内,e光。(theopticalaxisandtheprincipal光轴:当光在晶体内沿某个特殊方向时不发生双折射,该方向称为晶体的光轴。单轴晶体(uniaxial 只有一个光轴的晶体 双轴晶体(biaxial

e光o主平面(theprincipal···

·· ··

光轴eoo光和e光都是线偏振光,但光矢量的振动方向不同o光的振动方向垂直于o光主平面,此时,o光主平面、e光主平面和主截面重合,即o光o光在入射面内,而e光不一定,只有光轴行于入射面时,o光和e光都在入射面内(Lawoflightpropagationinthe••••••• ••• •von=ovovvon=eve (thedirectionofpropagationoflightinuniaxialq• q• oeoeov由光程相等得cDtnvDtn同理得n(q)

v

oo、e光方向相同,

o、e光方向相同,但传播速度不同。从晶体出射后,二者产生相位差。§§6.4(thepolarizedprismandthe(prism耳棱镜(Nicol ••

71

•• B

o C优点:对可见光高,能得到较完善的线偏光缺点:入射光束与出射光束不在一条线上渥棱镜(WollastonA

D •• • • 自然光垂直入射AB,在ABD中,o光e光重合,由于singesini=

(no>ne远离BD面的法线,同理e光从ABD进入BCD中将变为o光,靠近BD面的法线。波片(waver

P P ••

AAeA

出波片C时o光和e光的振动dEE=Acos(wt 2πnddEE •• ••=Acos(wt-2πnd l E o+e-2 A ΔΔj=2π(n-nloe

(2k+1)π(2k+1)2

(2k+

k=0,–1,–2,1/4波片(quarter 位差Dj=(2k+1)p/2，这样的波片称为1/4波片。

又dno-ned1/4=(2k

no-

k=0,1,2,

no- (1)线偏光通过1/4波片后,出射光的偏振态和 (正椭圆或圆偏光,光强不变)(2)自然光通过1/4波片后,出射光的偏振态 (自然光,光强1/2波片或半波片(half 位差Dj＝(2k+1)p，这样的波片称为1/2波片。d1/2=(2k

(n-n

k=0,–1,–2dmin

no-

AAea

入a

Ao

Ao入,全波片(whole Dj=2kπ,d=d= kl k=0,1,2,no-波片的快轴和慢轴(thefastaxisandslowaxisof

•••• P、A为偏振片,偏振化方向如图P与A处于消光,插入1/2波片,转动一周,问 有几次消光,为什么?P与A处于消光插入1/2波片(任意取向 有几次消光,为什么P与A处于消光,插入1/2波片,光顺时转动P(j角欲重新达到消光,问：需转动A(逆时)多少? 1)四次消当a=0,p/2,p,3p/2时,分别 P后的线偏光旋转2a=0,p2p2)PAPA

jAjjjjAjjjA 例4:有两个圆偏振器,偏振片用P1和P2表示,¼波片用N1和N2表示,按N1P1P2N2顺序排列,P1和P2偏振化方向间的夹角q,以光强为I0的自然求:透射光的偏振态和光强解由圆偏振器,可知P1与N1,P2与N2之间夹角为0 I0cos2 I0cos20 •••••

例5:用旋转的检偏镜对某一单色光进行检偏,在旋转一圈的过程中,发现从检偏镜出射的光强并无变化,先让这一束光通过一块1/4波片,再通过旋转的检偏镜检偏,则测得最大出射光强是求：入射的是什么偏振态的光,结论:两者混合其中自然光强为x则圆偏光强为II1

线 =1-线

IxI线 I线 =x+(1-x)=