第三章 光的偏振

第三章光的偏振第1页，课件共38页，创作于2023年2月一.非偏振光(自然光)没有优势方向自然光的分解自然光的表示法：···§1光的偏振状态在垂直于其传播方向的平面内每一个光矢量都可以分解为x、y方向分量注意：以上两相互垂直的分振动无固定相位关系第2页，课件共38页，创作于2023年2月1、线偏振光E播传方向振动面线偏振光的表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面垂直光的传播方向的平面内二.完全偏振光EEyEx

yx

第3页，课件共38页，创作于2023年2月右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光2.圆偏振光,椭圆偏振光三.部分偏振光部分偏振光某一方向振动强于其他方向部分偏振光的表示法：平行纸面的光振动较强···垂直纸面的光振动较强······部分偏振光的分解

部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合第4页，课件共38页，创作于2023年2月§2线偏振光的获得与检验一起偏

起偏：从自然光获得偏振光

起偏器:起偏的光学器件自然光I0线偏振光IP偏振化方向(透振方向)

偏振片的起偏:···第5页，课件共38页，创作于2023年2月形象说明偏振片的原理通光方向腰横别扁担进不了城门第6页，课件共38页，创作于2023年2月二.马吕斯定律(线偏振光入射偏振片)

I0IPPE0

E=E0cos

马吕斯定律（1809）——消光三.检偏用偏振器件分析、检验光的偏振态旋转一周2明2暗自然光部分偏振光?第7页，课件共38页，创作于2023年2月例1.三个偏振片P1、P2与P3

堆叠在一起，P1

与P3的偏振化方向相互垂直，P2

与P1

的偏振化方向间的夹角为30

。强度为I0

的自然光垂直入射到偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2

与P3，若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光强为：（A）（B）（C）（D）[C]第8页，课件共38页，创作于2023年2月例2.有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度w绕光传播的方向顺时针旋转，如图所示。设入射自然光的光强为I。通过这一系统后，出射光的光强为何？第9页，课件共38页，创作于2023年2月第10页，课件共38页，创作于2023年2月例3.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为：

[A](A)1/2;(B)1/5;(C)1/3;(D)2/3.第11页，课件共38页，创作于2023年2月§3反射和折射光的偏振一.反射和折射时光的偏振i0:起偏角或布儒斯角i0

+r0=90O

—布儒斯特定律·······n1n2iir·自然光反射和折射后产生部分偏振光······n1n2i0i0r0线偏振光··起偏振角··第12页，课件共38页，创作于2023年2月若n1

=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)，则：二.玻璃片堆起偏············i0··················玻璃片堆(线偏振光)(接近线偏振光)互余第13页，课件共38页，创作于2023年2月例.如图所示，一束自然光入射到平玻璃板上，已知其上表面的反射光线1为完全偏振光。设玻璃板两侧都是空气，标明各反射、折射光线的偏振情况。nn0n012第14页，课件共38页，创作于2023年2月例.请将下列各图中反射光及折射光的偏振态画出来。图中i0=tg-1n2／n1i≠i0

第15页，课件共38页，创作于2023年2月

典例５．将一介质平板放在水中，板面与水平面的夹角为θ如图所示，已知折射率n水=1.333，n介质=1.681，现欲使水面和介质面反射光均为线偏振光，求θ=?第16页，课件共38页，创作于2023年2月偏振片的应用眼镜、车灯、偏光镜头、立体电影声波是否也有偏振现象？能否利用两片声波偏振片制作消音装置？为什么？

第17页，课件共38页，创作于2023年2月例：立体电影第18页，课件共38页，创作于2023年2月(1)如何测量不透明介质的折射率？思考：(2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？拍摄橱窗时未加偏振片

拍摄橱窗时已加偏振片

第19页，课件共38页，创作于2023年2月

拍摄玻璃窗内的物体时，用偏振片去掉反射光的干扰第20页，课件共38页，创作于2023年2月1.自然光以60

的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知：[B]（A）折射光为线偏振光30

；（B）折射光为部分偏振光，折射角为30

；（C）折射光为线偏振光，折射角不能确定；（D）折射光为部分偏振光，折射角不能确定；第21页，课件共38页，创作于2023年2月2.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光

[B]（A）光强为零；（B）是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。第22页，课件共38页，创作于2023年2月3.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180

时透射光强度发生的变化为:[B]（A）光强单调增加；（B）光强先增加，后又减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。第23页，课件共38页，创作于2023年2月4.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45

角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为：[B]（A）（B）（C）（D）第24页，课件共38页，创作于2023年2月5.使一光强为I0的线偏振光先后通过两个偏振片P1和P2.P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是a和90

则通过这两个偏振片后的光强I是:[C](B)0.(A)(C)(D)(E)第25页，课件共38页，创作于2023年2月6.如图，P1、P2为偏振化方向间夹角为a的两个偏振片。光强为I0的平行自然光垂直入射到P1表面上，则通过P2的光强I=

。若在P1、P2之间插入第三个偏振片P3，则通过P2的光强发生了变化。实验发现，以光线为轴旋转P2，使其偏振化方向旋转一角度q后，发生消光现象，从而可以推算出的P3偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角a’=

。（假设题中所涉及的角均为锐角，且设a’＜a）●‘●‘’‘’●‘II0P1P3P2第26页，课件共38页，创作于2023年2月7.自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是（A）在入射面内振动的完全偏振光。（B）平行于入射面的振动占优势的部分偏振光。（C）垂直于入射面振动的完全偏振光。（D）垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光.[C]第27页，课件共38页，创作于2023年2月8.有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度w绕光传播的方向旋转，如图所示。设入射自然光的光强为。试证明：此自然光通过这一系统后，出射光的光强为第28页，课件共38页，创作于2023年2月外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光

外腔式激光器的布儒斯特窗

·········i0i0·激光输出布儒斯特窗M1M2i0i0第29页，课件共38页，创作于2023年2月象折射现双折射现方解石晶体CaCO3纸面双折射现象第30页，课件共38页，创作于2023年2月§4光在晶体中的双折射（了解）

方解石oee

o一.双折射的概念1.双折射n1n2irore(各向异性媒质)自然光o光e光2.寻常光和非寻常光o光:

遵从折射定律e光:

一般不遵从折射定律e光折射线一般不在入射面内。···o光和e光都是线偏振光双折射的本质是o光和e光的折射率不同，传播速度不同o光在入射面内第31页，课件共38页，创作于2023年2月光光双折射纸面令方解石晶体绕光线旋转第32页，课件共38页，创作于2023年2月光光双折射纸面第33页，课件共38页，创作于2023年2月光光双折射纸面第34页，课件共38页，创作于2023年2月光光双折射纸面第35页，课件共38页，创作于2023年2月3.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。例如，方解石晶体(冰洲石)AB光轴102°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：有两个光轴的晶体单轴晶体方解石，石英，红宝石云母，硫磺，蓝宝石第36页，课件共38页，创作于2023年2月························vo

t光轴光轴ve

tvo

to光:e光:

n0，ne称为晶体的主折射率

根据n0，ne的关系可分为正、负晶体4.光在单轴晶体内的波面

正晶体: