振动和光第五章 光的偏振

振动和光第五章光的偏振第1页，课件共26页，创作于2023年2月§5.1光的偏振状态光波的横波性，光矢量——电矢量；偏振态一.完全偏振光(线偏振光)面对光的传播方向观察线偏振光的分解(光振动平行板面)(光振动垂直板面)线偏振光的表示法第2页，课件共26页，创作于2023年2月二.自然光面对光的传播方向观察自然光可用两个相互独立的、没有固定相位关系的、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。自然光的表示法三.部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可用两个相互独立的、没有固定相位关系的、不等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。第3页，课件共26页，创作于2023年2月四.圆（椭圆）偏振光圆（椭圆）偏振光：振幅保持不变（不断变化），而方向周期性变化，但电场矢量绕传播方向螺旋前进形成！c朝光源看：电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右旋偏振光；电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左旋偏振光。部分偏振光的表示法平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强第4页，课件共26页，创作于2023年2月§5.2线偏振光的获得与检验一.起偏和检偏自然光I0线偏振光I偏振化方向线偏振光I'起偏器检偏器二.马吕斯定律P1P2αEE0P1P2(马吕斯定律)注意：是入射线偏振光光强；I′是通过检偏器后偏振光的光强。—消光当当第5页，课件共26页，创作于2023年2月自然光I0线偏振光I偏振化方向线偏振光I'起偏器检偏器P1P23、要使线偏振光的光振动方向改变900，最少需要几块偏振片？延伸：偏振片如何放置才能使透射光强度最大？最少需要两块。互成450角。思考：2、将P2旋转3600，透过它的光强有何变化？线偏振光透过偏振片后光强变化，将出现两明两暗。（有消光现象）自然光透过偏振片后光强不变，但只有入射光强的一半。1、将P1旋转3600，透过它的光强有何变化？第6页，课件共26页，创作于2023年2月4.判断：

已知入射光为线偏振光、自然光、部分偏振光中的一种，现在令入射光通过偏振片I，改变I的透振方向，通过观察透射光强变化区分这三种光？I1）.强度有变化，而且有消光现象线偏振光2）.强度没有变化自然光3）.强度有变化，但无消光现象部分偏振光第7页，课件共26页，创作于2023年2月例1：用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。由马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为按题意：即：解:令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2/2。第8页，课件共26页，创作于2023年2月平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成

60夹角。让自然光垂直入射后,下列两种情况下：(1)无吸收时，有(1)两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸收例2：求解(2)有吸收时，有(2)两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线分别吸收了10%的能量透射光的光强与入射光的光强之比是多大？第9页，课件共26页，创作于2023年2月§5.3反射和折射时光的偏振一.反射和折射产生的偏振i0

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布儒斯特角或起偏角自然光反射和折射后产生部分偏振光线偏振光i0+γ=90o时，反射光为线偏振光二.布儒斯特定律第10页，课件共26页，创作于2023年2月1、反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光；以布儒斯特角入射时：线偏振光例如：i0互余!n1=1.00（空气）；n2=1.50（玻璃），则：由空气玻璃由玻璃空气2、反射光和折射光传播方向相互垂直；3、反射光是线偏振光但光强弱，折射光是部分偏振光但光强强。第11页，课件共26页，创作于2023年2月玻璃片堆：许多玻璃片叠起来，用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度。接近线偏振光三、应用——玻璃片堆··············i0················线偏振光第12页，课件共26页，创作于2023年2月§5.4光的双折射一、双折射现象：一束光入射到各向异性介质折射后出现两束折射光线的现象。第13页，课件共26页，创作于2023年2月1.寻常光线和非常光线n1n2各向异性媒质o光γoγee光eoi自然光寻常光线（o光）：

遵从折射定律非常光线（e光）:一般不遵从折射定律注意：e光折射线也不一定在入射面内！o光和e光都是线偏振光第14页，课件共26页，创作于2023年2月2、晶体的性质当光在晶体内沿某个特殊方向传播时将不发生双折射，该方向称为晶体的光轴，例如：方解石晶体(冰洲石)光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。单轴晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体A光轴102°B方解石晶体1）光轴2）正晶体、负晶体寻常光线的传播速度为v0，非常光线在晶体内各个方向的传播速度不一样，在垂直于光轴方向的传播速度为ve。o光:e光:(o光主折射率)(e光主折射率)78°ECD第15页，课件共26页，创作于2023年2月

正晶体子波源光轴votveto波面e波面(平行光轴截面)(垂直光轴截面)负晶体光轴子波源votvete波面o波面(平行光轴截面)(垂直光轴截面)o波面o波面e波面e波面第16页，课件共26页，创作于2023年2月3）主平面e光振动方向在主平面内o光振动方向垂直于主平面光轴光轴e光····o光e光的主平面O光的主平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。光轴在入射面时,o光主平面和e光主平面重合,此时o光振动和e光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为o光振动和e光振动仍然相互垂直。第17页，课件共26页，创作于2023年2月3.惠更斯原理在双折射现象中的应用1）光轴平行于晶体表面，自然光垂直入射.

o、e光传播方向相同，但速度不同，有双折射现象。空气方解石晶体光轴··········o光e光····o光e光AB第18页，课件共26页，创作于2023年2月空气方解石晶体光轴······icΔt····o光e光····o光e光2）光轴平行于晶体表面，自然光斜入射.oΔteΔtABC第19页，课件共26页，创作于2023年2月3）光轴平行于晶体表面且垂直于入射面，自然光斜入射.······i····o光e光空气

方解石晶体光轴····o光e光cΔteΔtoΔtABC第20页，课件共26页，创作于2023年2月4）光轴在入射面内并垂直于晶体表面，自然光垂直入射.光在晶体内沿光轴方向传播，不发生双折射。空气方解石折射表面e波面o波面e波面o波面第21页，课件共26页，创作于2023年2月5）光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射.e波面o波面e波面o波面空气方解石折射表面第22页，课件共26页，创作于2023年2月6）光轴与晶体表面斜交，自然光斜入射第23页，课件共26页，创作于2023年2月1）晶体的二向色性和偏振片····光轴e光电气石光轴

某些晶体对相互垂直的光振动有选择吸收的性能，这叫晶体的二向色性。4.晶体偏振器件第24页，课件共26页，创作于2023年2月············方解石玻璃胶合剂o吸收涂层i光轴2）偏振棱镜偏光镜:格兰─汤姆孙棱镜光轴的取向使o光、e光对应的恰是no、ne

。no(1.6584)ne(1.4864)n玻=1.655，n