大学物理第15章光的偏振课件

§15.1

自然光和偏振光§15.2

起偏和检偏马吕斯定律§15.3

反射光与折射光的偏振§15.4

光的双折射§15.5

偏振光的干涉§15.6

旋光现象第15章光的偏振1光的偏振现象显示出光的横波性，这和光的电磁理论的预言完全一致，为光的电磁波本性提供了进一步的证据.

光的偏振现象在自然界中普遍存在.2§15.1自然光和偏振光一、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。偏振:

波的振动方向相对传播方向的不对称性。光的偏振态:

光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。3二.自然光自然光是非偏振光

光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，具有这种特性的光就叫自然光。自然光的分解一般但此时非相干因此,自然光的表示4三.线偏振光光矢量的振动方向始终不变的光，叫线偏振光。又称平面偏振光E传播方向振动面面对光的传播方向看线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动垂直板面5四．部分偏振光光矢量的振动各个方向都有，一个方向振动较弱，而另一方向振动较强的光，叫部分偏振光.部分偏振光可以看作是由一个完全偏振光和一个自然光混合起来组成的。表示法：6§15.2起偏和检偏马吕斯定律一．偏振片的起偏、检偏起偏：把自然光(或非偏振光)变成线偏振光的过程。检偏：检查入射光的偏振性。起偏的原理:

利用某种形式的不对称性偏振化方向:偏振片上允许通过光振动的方向。也叫透光轴。偏振光的检验偏振片转一周消光线偏光部分偏光强度变，无消光自然光强度不变透光轴7I二．马吕斯定律线偏振光通过偏振片P前后的光强关系：设α为振动方向与偏振化方向的夹角I0PPE0E=E0cos8—消光注意：入射光必须是线偏振光，不是自然光Ｉ是与cos2α正比9§15.3反射光与折射光的偏振一、布儒斯特定律n2n1ii垂直入射面的E矢量占优势平行入射面的E矢量占优势入射角i变反射、折射光的偏振度也变。i=i0时，反射光只有垂直分量：n2n1i０i００i0

+0=90

10i0

—布儒斯特角或

起偏角由

有布儒斯特定律虽然反射光是E矢量垂直于入射面的线偏振光，但反射光中的垂直分量只占入射光中全部垂直分量的15%，反射偏振光非常微弱这也说明了折射光依然是部分偏振光。11二．应用①用玻璃片堆获偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆②外腔式激光器的谐振腔中开有布儒斯特窗，可减少反射损失···········i0i0·激光输出布儒斯特窗M1M2··i0i012§15.4光的双折射一.双折射现象寻常光和非常光双折射双折射方解石晶体当一束光射到各向异性介质时，可产生两束折射光的现象寻常光线(o光)：遵守折射定律非常光线(e光)：不遵守折射定律o光和e光都是线偏振光。o光和e光只在双折射晶体的内部才有意义13二.晶体的光轴与光线的主平面1.晶体的光轴当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。方解石光轴方向就是从它的一个钝偶所作的等分角线。即它与钝偶的三条棱线成等角。AB光轴是一特定的方向，不是指一条特定的直线单轴晶体：只有一个光轴的晶体例如，冰洲石、石英、红宝石等双轴晶体：有两个光轴的晶体如云母、蓝宝石等.142.主平面

晶体中的光线和光轴组成的平面。一般情况下，o光主平面与e光主平面不重合。o光主平面光轴o光o光的振动方向垂直于自己的主平面e光主平面光轴e光e光的振动方向平行于自己的主平面3.主截面

由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面。e光主平面o光主平面若入射光在主截面内，则o光，e光的主平面重合，此时o、e光的振动方向互相垂直。15§15.5偏振光的干涉一、椭圆偏振光与圆偏振光通过d后，位相差16四分之一波片二分之一波片通过晶片后的光成为圆偏振光通过晶片后的光成为线偏振光，振动方向旋转900。17二、偏振光干涉透光轴相互垂直P2CP1是一对振幅相等的相干光18光强决定于两束光的总位相差第一项为两光通过晶片产生的位相差第二项是由于方向相反引起的附加位相差干涉的明暗条件19§15.6旋光现象线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为振动面的旋转，也称旋光现象。FCSP1P2旋光物体过滤器未放置C时，P2后是消光，变黑暗。放置C后，P2后黑暗变为明亮旋转P2一定角度，视场有消光现象。201.不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同方向旋转。面对光源观察，振动面右旋，右旋物质；振动面左旋，左旋物质.如：石英晶体，有右