大學物理_光的偏振

1、1 振動面：振動面：振動方向與振動方向與波的傳播方向構(gòu)成的平面。波的傳播方向構(gòu)成的平面。 偏振偏振: : 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)在垂直于傳播方向的平面內(nèi), ,振動方向的不對振動方向的不對 稱性。稱性。 光矢量光矢量 振動面振動面 v 0 H E 2 1 1、自然光、自然光 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各方向振動的光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿各方向振動的光 矢量的分布各向均勻，振幅相等，稱為矢量的分布各向均勻，振幅相等，稱為自然光自然光。 Ev v Ey Ex 各方向的光振動之間無固定的相位關(guān)系。各方向的光振動之間無固定的相位關(guān)系。 面對光的傳播方向觀察面對光的傳播方向觀察 自然光的表示法自

2、然光的表示法 一束自然光可分解為兩束一束自然光可分解為兩束 振動方向相互垂直的、等幅的、振動方向相互垂直的、等幅的、 不相干的線偏振光。不相干的線偏振光。 yx EE yx III 3 E 播播 傳傳 方方向 向 振振 動動 面面 在垂直于傳播方向的平面內(nèi)在垂直于傳播方向的平面內(nèi),光矢量始終沿某個光矢量始終沿某個 確定的方向振動確定的方向振動. 面對光的傳播方向觀察面對光的傳播方向觀察 ( (光振動平行板面光振動平行板面) ) (光振動垂直板面光振動垂直板面) 線偏振光的表示法線偏振光的表示法. . 4 部分偏振光的分解部分偏振光的分解 部分偏振光部分偏振光 部分偏振光可分解為兩束振動方向相互

3、垂部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂 直的、不等幅的、不相干的線偏振光。直的、不等幅的、不相干的線偏振光。 部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法： 平行板面的光振動較強平行板面的光振動較強垂直板面的光振動較強垂直板面的光振動較強 可看作完全偏振光與自可看作完全偏振光與自 然光的混合然光的混合. . 在兩個相互垂直的方向在兩個相互垂直的方向 上振幅具有最大值和最小值上振幅具有最大值和最小值 ( (不消光不消光).). 5 垂直于光傳播方向的任一截面內(nèi)，光振動矢量為垂直于光傳播方向的任一截面內(nèi)，光振動矢量為 一旋轉(zhuǎn)矢量，端點運動軌跡是一個圓。一旋轉(zhuǎn)矢量，端點運動軌跡是一個圓。 橫截面橫截面 傳

4、播方向傳播方向 6 橢圓偏振光由兩束同向傳播、振動方向相互垂直、橢圓偏振光由兩束同向傳播、振動方向相互垂直、 振幅不等、具有恒定為項關(guān)系的線偏振光合成，根振幅不等、具有恒定為項關(guān)系的線偏振光合成，根 據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，可左旋和右旋。據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，可左旋和右旋。 端點運動軌跡是一個端點運動軌跡是一個橢圓。橢圓。 橫截面橫截面 傳播方向傳播方向 7 右旋圓右旋圓 偏振光偏振光 右旋橢圓右旋橢圓 偏振光偏振光 y y x z 傳播方向傳播方向 /2 x 某時刻右旋圓偏振光某時刻右旋圓偏振光E隨隨z的變化的變化 E 0 8 起偏的原理：某些材料在光學性質(zhì)上的各向異起偏的原理：某些材料在光學性質(zhì)上的各向異 性性

5、, ,利用介質(zhì)吸收引起光的偏振利用介質(zhì)吸收引起光的偏振。 起偏：從自然光獲得偏振光起偏：從自然光獲得偏振光。 起偏器起偏器: : 起偏的光學器件。起偏的光學器件。 l二向色性：某些晶體對振動垂直的二向色性：某些晶體對振動垂直的 兩個分振動有不同兩個分振動有不同 吸收的性質(zhì)。吸收的性質(zhì)。 l利用晶體的二向色性可以從自然光中獲得線偏振光。利用晶體的二向色性可以從自然光中獲得線偏振光。 l利用晶體的這種性質(zhì)利用晶體的這種性質(zhì)（二向色性）（二向色性）可以制作可以制作偏振片偏振片。 9 0 2 1 II 偏振片的起偏偏振片的起偏 自然光自然光I I0 0 線偏振光線偏振光 I I P 偏振化方向偏振化方

6、向 ( (透振方向透振方向) ) 檢偏：用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài)檢偏：用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài) 10 . .起偏和檢偏起偏和檢偏 自然光自然光I0線偏振光線偏振光I 偏振化方向偏振化方向 0 2 1 II ?I 線偏振光線偏振光I 起偏器起偏器檢偏器檢偏器 最亮最亮 自然光自然光I0線偏振光線偏振光I 0 2 1 II 0 2 1 II 自然光自然光I0線偏振光線偏振光I 0 2 1 II 0I 最暗最暗 11 關(guān)于偏振光關(guān)于偏振光通過檢偏器后通過檢偏器后強度變化的定量規(guī)律。強度變化的定量規(guī)律。 cos 001 EE 0 E 01 E 02 E 偏振化方向偏振化方向 0max 0I

7、II ， 0 2 3 2 I， 消光消光 (1) 當當 r討論討論 (2) 當當 P I0 I , 2 0 0 EI 2 2 0 2 cos EEI 2 0 cosII 12 一一. .反射和折射產(chǎn)生的偏振反射和折射產(chǎn)生的偏振 自然光反射和折射后均自然光反射和折射后均 為部分偏振光為部分偏振光 2 n 1 n ii 二二. 布儒斯特定律布儒斯特定律 線偏振光線偏振光 b i b i ib 布儒斯特角布儒斯特角或或起偏振角起偏振角. . 當當ib+=90o 時時，反射光為線偏振光反射光為線偏振光. . bb innincossinsin 221 1 2 tan n n ib 很小 反 I 1. 定律定律 1 n 2 n 13 用以增大反射光的強度和折射光的偏振化程度用以增大反射光的強度和折射光的偏振化程度 當當i =i0時，反射光強度時，反射光強度I 和入射光的強度和入射光