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光的偏振8-9第1页8-9光偏振一、自然光和偏振光一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直、等幅光振动。自然光表示法：没有一个方向光振动占有优势。1.自然光没有优势方向因为普通光原中单个原子发光独立性、随机性和间歇性，大量原子发出光，没有一个方向光振动占有优势，各个方向光矢量E振幅相等。第2页振动面：光矢量振动方向与光传输方向组成平面。偏振:光矢量振动方向相对传输方向不对称性。光矢量振动面voHE2.线偏振光和部分偏振光偏振方向:光矢量方向第3页光矢量只沿一个固定方向振动。一束线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直线偏振光。EEyEx

yx

线偏振光(完全偏振光、平面偏振光)E播传方向振动面第4页线偏振光表示法：光振动平行板面光振动垂直板面第5页部分偏振光某个方向光振动占有优势。部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直、不等幅线偏振光。部分偏振光表示法：······平行板面光振动较强垂直板面光振动较强··部分偏振光分解部分偏振光自然光与线偏振光混合。第6页偏振度：讨论：部分偏振光自然光完全偏振光完全偏振光强度自然光强度第7页3、椭圆偏振光和圆偏振光圆偏振光：光振动方向随时间改变椭圆偏振光：光振动方向和幅度都随时间改变光矢量端点运动轨迹是圆。光矢量端点运动轨迹是椭圆。第8页迎着光传输方向看，光矢量端点沿逆时针方向旋转称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转称为右旋偏振光。圆偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光。第9页椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可等效为两个含有恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直线偏振光。任何两束传输方向相同、频率相等、相位差恒定、振动方向相互垂直线偏振光叠加时，都将形成椭圆偏振光或圆偏振光。第10页二、起偏和检偏起偏：使自然光（或部分偏振光）变成线偏振光过程。检偏：检验入射光偏振性。1、偏振片起偏和检偏将待检验入射光垂直入射偏振片，迟缓转动偏振片，观察光强改变，确定光偏振性。透光轴方向自然光偏振片线偏振光偏振化方向第11页线偏振光经过旋转检偏器，光强发生改变，有消光现象第12页自然光经过旋转检偏器，光强不变。第13页部分偏振光经过旋转检偏器，光强发生改变。第14页三、马吕斯定律

I0IP

马吕斯定律（1809）-----线偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间夹角。线偏振光可沿两个相互垂直方向分解EEyEx

yx

PE0

E=E0cos

检偏器透射轴线偏振光振动方向第15页I?P待检光I不变

是什么光？I变，有消光

是什么光？I变，无消光

是什么光？讨论——消光第16页例在偏振化方向正交起偏器M和检偏器N之间，插入一片以角速度旋转偏振片P，入射自然光强为,试求由系统出射光强是多少？•••第17页偏振片P每旋转一周，输出光强有“四明四零”。（1）4

t=00,3600，2×3600，3×3600时，

t

=450,1350,2250,3150时，输出光强为。

t

=00,900,1800,2700时，输出光强为零。（2）4

t=1800,3×1800，5×1800，7×1800时，第18页四、布儒斯特定律----反射光和折射光偏振自然光部分偏振光反射和折射过程会使入射自然光一定程度偏振化。部分偏振光偏振化程度与入射角和两种介质折射率相关。第19页反射光是振动方向垂直于入射面线偏振光。起偏振角布儒斯特角布儒斯特定律布儒斯特发觉：当入射角等于某一特定值i0时，且反射光传输方向与折射光传输方向垂直。自然光线偏振光部分偏振光第20页ib(靠近线偏振光)玻璃片堆最终取得两束振动面相互垂直线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光第21页方解石晶体试验一当一束光入射到各向同性透明介质表面时：试验二oeSS/1、双折射现象五、晶体双折射当一束光入射到一些各向异性透明介质表面时：第22页光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体第23页光光双折射当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转纸面方解石晶体第24页光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体第25页光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体第26页

一束光射到各向异性介质后折射成两束不一样方向光现象。————双折射现象ron1n2ire(各向异性媒质)自然光寻常光：对于晶体一切方向都含有相同折射率(即波速相同），且在入射面内传输，简称它为O光。寻常光线(o光)-----恪守折射定律非常光：它折射率（即波速）随方向而改变，而且不一定在入射面内传输，简称为

e

光。非常光线(e光)-----不恪守折射定律o光和e光都是线偏振光。第27页2、光轴与主平面当光在晶体内沿某个特殊方向传输时不发生双折射，该方向称为晶体光轴。“光轴”是一特殊“方向”,不是指一条直线。凡平行于此方向直线均为光轴。单轴晶体：只有一个光轴晶体双轴晶体：有两个光轴晶体方解石、石英、红宝石、冰等。云母、硫磺、蓝宝石等。AB光轴102°方解石晶体光轴第28页主平面：晶体中某条光线与晶体光轴组成平面。e光光轴e光主平面o光光轴o光主平面····o光振动方向垂直于o光主平面。e光振动方向平行于e光主平面。晶体主截面：晶面法线与晶体光轴组成平面。当入射光线在晶体主截面内时，o光和e光主平面与晶体主截面重合，这时o光和e光振动方向严格垂直。实际上大多数情况下，o光和e光主平面夹角都很小，所以o光和e光振动方向可认为是垂直。第29页主折射率:o光传输速率用表示,其折射率用表示.e光沿垂直于光轴方向上传输速率用表示,折射率用表示。第30页3.尼科耳棱镜光轴在ABCD平面内方向与AB成480，入射面取ABCD面将两块依据特殊要求加工方解石棱镜用折射率为n=1.55加拿大树胶粘合成一长方柱形棱镜。O光入射角大于其临界角arcsin(1.55/1.658)=69012’，被全反射，在BD处为涂黑层所吸收。出射光为偏振光e光。方解石折射率n0=1.658,ABDC•e•760O220680480e第31页六.波片椭圆偏振光和圆偏振光取得波片(波晶片)：光轴平行表面晶体薄片。....晶面光轴doe第32页AoAe

光轴Pdyx线偏振光光轴λ

经过厚为d晶片，o光、e光产生光程差和相位差：

振幅关系从晶片出射是两束传输方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差为

线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。第33页(1)四分之一波片——线偏振光→圆偏振光——线偏振光→线偏振光从线偏振光取得椭圆或圆偏振光.——线偏振光→椭圆偏振光dyx线偏振光光轴λ

=3

/2

=

/2第34页(2)二分之一波片使线偏振光振动面转过2

角度A0入A0出A入A出Ae入=

Ae出入

光轴

=0

=

第35页偏振光的干涉8-10第36页8-10偏振光干涉

....透光轴相互垂直一.偏振光干涉装置二.偏振光干涉分析1.振幅关系P2P1CA1AeAoA2oA2e

第37页在P2

后，两束光振动方向平行，振幅为：是一对振幅相等相干光经过晶体C后此两束光合成为一束椭圆偏振光经过P2

后（若P1//P