第21章光的偏振07-2.ppt

1、光 的 偏 振,第 21 章,机械横波与纵波的区别:,机械波穿过狭缝,横波有偏振现象,第21章 光的偏振,振动相对于传播方向的不对称性，称为偏振性。,自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量，且在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光 .,自然光可以用互相垂直的互为独立的振幅相等的光振动表示 , 并各具有一半的振动能量 .,符号表示,21-1 自然光 偏振光,一、自然光 偏振光,偏振光（线偏振光）,部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光 .,光振动只沿某一固定方向的光 .,二、偏振片的起偏和检偏,起偏：使自然光（或非偏振光）变成

2、线偏振光的过程。,检偏：检查入射光的偏振性。,一、偏振片,.偏振化方向：,只允许沿某一特定振动方向的光通过的光学器件。,偏振片允许通过的光矢量的振动方向。,.偏振片：,21- 线偏振光的获得与检验,自然光通过偏振片后成为线偏振光，线偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向一致。,自然光通过旋转的检偏器,-光强不变,偏振光通过旋转的检偏器,两偏振片的偏振化方向相互垂直, 光强为零,-光强变化,当 P1 / P2 时，,透射光最强。,当 P1 P2 时，,透射光为0。,实验发现,消光,起偏器,检偏器,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,三. 马吕斯定律,强度为I1的偏振光

3、，通过检偏器后，透射光的强度为：, -线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向之间的夹角。,例：两偏振片偏振化方向夹角为 ,则有：,解：设两偏振片偏振化方向间的夹角为，,（1）,(2) 三个偏振片时，中间偏振片与前后两偏振片夹角均为30,例:两个偏振片叠放在一起，强度为I0的入射自然光垂直照射其上，透射光强为I0 /8， 求：1) 这两个偏振片的偏振化方向的夹角？ 2) 若在两偏振片中间再插入另一偏振片，其偏振化方向与前后两片偏振片的偏振化方向夹角相等，那么通过三个偏振片后的透射光强又是多少？,由马吕斯定律,例 : 强度为Io自然光连续通过三个叠在一起的偏振片A、B、C，AC，求最大透射光强。,

4、解 : 设偏振片A、B偏振化方向间的夹角为，有,透射光强为,可见最大透射光强为,例: 一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。,解: 设入射光中自然光的光强为I1，线偏振光的光强为I2，则透射光强,即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。,四. 偏振光的应用,汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜,1. 防止对面来的灯光耀眼,2.立体电影,原理：利用人眼的双眼效应,有反射光干扰的橱窗,在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的干扰,自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不但光的传播方向要改变，而

5、且光的偏振状态也要改变，所以反射光和折射光都是部分偏振光。,21-3 反射和折射光的偏振,一、反射和折射时光的偏振,反射和折射的偏振化程度与入射角有关。,实验发现:在反射光中垂直于入射面的光振动多于平行振动;而在折射光中平行于入射面的光振动多于垂直振动。,二、布儒斯特定律,当入射角为 i0 时，反射线和折射线正交，即,即,结论,利用玻璃片堆产生线偏振光,最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光,一. 双折射现象,对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。,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。,21-4 双折射,例如：

6、白纸上写一个光字，将方解石放在纸上，可观察到两个光字，旋转方解石，一个字不动，另一个子旋转。,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转,二、 晶体的光轴与主平面,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。,“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,主平面：晶体内任一光线和光轴所决定的平面为此光线的主平面。,o光的振动方向与它

7、的主平面垂直，,e光的振动方向与它的主平面平行。,e光和o光的电矢量振动方向垂直。,寻常光线 在晶体中各方向上传播速度相同.,常量,非常光线 晶体中各方向上传播速度不同,随方向改变而改变.,三. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体,no ，ne 称为晶体的主折射率,正晶体：ne no,负晶体：ne no,(ve vo),(ve vo),如石英晶体,如方解石晶体,负晶体对o光偏折大，对e光偏折小。,正晶体对o光偏折小，对e光偏折大。,单一的方解石晶体产生的o、e偏振光靠得很近，尼克尔棱镜可使两束光分得较开。,将加工后的两块方解石用加拿大胶粘合起来制成。,四、尼克尔棱镜,对于e光,可以透过，则获得偏振光。,对于o光,产生全反射,尼科耳棱镜可用于起偏和检偏,(A) 传播方向相同,光矢量的振动方向互相垂直., C ,(D) 传播方向不相同,光矢量的振动方向不互相垂直.,(C) 传播方向不相同,光矢量的振动方向互相垂直.,(B) 传播方向相同,光矢量的振动方向不互相垂直.,例. ABCD 为一块方解石的一个截面，光轴方向在屏幕面内且与AB 成一锐角q ,如图所示.一束平行的单色自然光垂直于 AB 端面入射.在方解石内折射分解为 o 光和 e 光, o 光和 e 光的 :,