光學(xué)光的偏振

光學(xué)光的偏振第1頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§13

-9

自然光

偏振光振動(dòng)方向與傳播方向組成的平面光矢量

E

的振動(dòng)方向?qū)鞑シ较虻牟粚?duì)稱性★結(jié)論：只有橫波才有偏振現(xiàn)象。★偏振：

★偏振態(tài)：

★振動(dòng)面：

光矢量在垂直光傳播方向的平面內(nèi)的振動(dòng)狀態(tài)uOHE光矢量振動(dòng)面第2頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、自然光及其特點(diǎn)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)方向自然光的分解光矢量具有環(huán)繞傳播方向的對(duì)稱性，垂直光傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)方向；2.各方向的光矢量振幅相等；3.可用一對(duì)獨(dú)立的、相互垂直的、

振幅相等的光矢量表示?！?/p>

自然光的表示方法：“”表示光振動(dòng)⊥紙面；

“”表示光振動(dòng)∥紙面。

第3頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、線偏振光線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解：—只含某一個(gè)固定振動(dòng)方向的光?！?/p>

線偏振光的表示方法：

簡(jiǎn)稱：偏振光亦稱：完全偏振光，平面偏振光E播傳方向振動(dòng)面θ第4頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、獨(dú)立的、振幅不等的線偏振光。★

部分偏振光的表示方法：∥紙面的光振動(dòng)較強(qiáng)⊥紙面的光振動(dòng)較強(qiáng)—

某振動(dòng)方向占優(yōu)勢(shì)的光·······第5頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、圓偏振光和橢圓偏振光★圓偏振光—光矢量在⊥傳播方向的平面內(nèi)★橢圓偏振光左旋光右旋光端點(diǎn)的軌跡是圓的光。以一定角頻率旋轉(zhuǎn)，且光矢量—光矢量在⊥傳播方向的平面內(nèi)端點(diǎn)的軌跡是橢圓的光。以一定角頻率旋轉(zhuǎn)，且光矢量第6頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、獲得偏振光的方法1.利用晶體的二向色性；二向色性—

吸收一個(gè)方向光振動(dòng)而透過(guò)另一個(gè)方向光振動(dòng)的特性2.利用自然光在介質(zhì)表面的反射和折射；3.利用晶體的雙折射；4.利用分子散射；5.利用新型激光。●●●●●●●第7頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§13-10偏振光的獲得和檢測(cè)(起偏和檢偏)

一、起偏和檢偏1.起偏：使自然光或非偏振光變成線偏振光。2.檢偏：檢驗(yàn)入射光的偏振性。利用晶體的二向色性4.偏振片的偏振化（透振）方向：透過(guò)偏振片的光振動(dòng)方向3.偏振片：透振方向自然光偏振片線偏振光制成的透明薄片第8頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光強(qiáng)

I不變，是什么光？光強(qiáng)

I變，有消光是什么光？光強(qiáng)I

變，無(wú)消光是什么光？5.偏振片的起偏和檢偏方法I?待檢光P⑴起偏⑵檢偏偏振片既可作起偏器又可作檢偏器。第9頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第10頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第11頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第12頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第13頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三兩偏振片的偏振化方向相互垂直，光強(qiáng)為零自然光線偏振光起偏器檢偏器●●●●第14頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互平行，光強(qiáng)最大起偏器檢偏器●●●●自然光線偏振光第15頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第16頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第17頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第18頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第19頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第20頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變檢偏器●●●●●●自然光線偏振光第21頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、馬呂斯定律

馬呂斯定律（1809）I

—

出射線偏振光強(qiáng)度

I0

—

入射線偏振光強(qiáng)度

—入射偏振光的振動(dòng)方向與偏振片偏振化方向的夾角(13-71)IPI0P（理想情況）第22頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三I0I1I0●●●●●●P1P2I0I2=？I0●●●●●●P1P2P3例：當(dāng)一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)透振化方向成600角的偏振片

p1、p2

時(shí)，透射光強(qiáng)為I1,若在這兩個(gè)偏振片之間再插入另一偏振片p3,它的透振方向與前兩個(gè)偏振片均成300角，則透過(guò)p2的光強(qiáng)為多少？第23頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三反射光和折射光的偏振：部分偏振光反射光：⊥入射面的成份多于∥成份；

折射光：⊥入射面的成份少于∥成份。

（隨

i變化）部分偏振光

入射光自然光折射光r反射光第24頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、布儒斯特定律(課本p.513)

入射光完全偏振光部分偏振光反射光折射光自然光r0

反射光的偏振化程度與入射角有關(guān)，當(dāng)入射角等于某一特定值

i0

時(shí)，反射光成為完全偏振光。第25頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三稱

起偏振角

或

布儒斯特角。布儒斯特定律—

自然光從折射率為

n1

的介質(zhì)射向折射率為

n2的介質(zhì)的界面，當(dāng)入射角

i

滿足成為振動(dòng)方向⊥入射面的完全偏振光。2.說(shuō)明：⑴自然光以

i0

入射時(shí)，折射光仍為部分偏振光；（其光振動(dòng)仍為∥入射面的成份多于⊥入射面的成份，其強(qiáng)度比反射光更強(qiáng)。）(13-69)時(shí)，反射光

第26頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三⑵入射角為i0

時(shí)，反射光⊥折射光；反之，當(dāng)反射光⊥折射光時(shí)，入射角一定是

i0

，反射光一定是完全偏振光。⑶光從真空(或空氣)入射到折射率為

n

的透明介質(zhì)界面上時(shí)，

起偏角i0

滿足：例：玻璃n

=1.50

，第27頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三利用玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光布儒斯特定律的應(yīng)用：1.反射起偏和檢偏2.透射起偏i0接近

線偏振光玻璃片堆第28頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四光的雙折射

(課本p513)1、雙折射現(xiàn)象—對(duì)于各向異性晶體，一束光射入晶體后，可觀察到有

★

尋常光

(簡(jiǎn)稱o光)

★

非常光

(簡(jiǎn)稱e光)o

光和e

光都是線偏振光。CAI大學(xué)物理學(xué)V3.01）.尋常光和非常光●●●●●●●●●●●自然光ir0reO光e光n2n1—遵守折射定律—不遵守折射定律兩束折射光的現(xiàn)象。第29頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）.o

光和e

光的特點(diǎn)：⑴

o光和

e

光都是線偏振光；在各向異性的晶體內(nèi)，o光沿各方向的傳播速度相等，e

光沿各方向的傳播速度不同?！锝Y(jié)論：⑵o光在入射面內(nèi)，

e

光一般不在入射面內(nèi)，i

=

0

時(shí)，r

可不為0

。i

=

0

時(shí)，r

=

0

。常量，常量，

第30頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石晶體第31頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)第32頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)第33頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o光不動(dòng)，e光圍繞o光旋轉(zhuǎn)第34頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、光軸主平面AB光軸102°1）.光軸

—

當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例：方解石（CaCO3）2）.光軸的特點(diǎn)：⑴光軸是一特殊的“方向”，不是一條直線，凡平行于此方向的直線均為光軸。⑵沿光軸方向v

e

=v

o

。

第35頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）.單軸晶體和雙軸晶體⑴單軸晶體—

只有一個(gè)光軸方向的晶體

⑵雙軸晶體—

有兩個(gè)光軸方向的晶體例：方解石，石英，冰例：云母，硫磺，藍(lán)寶石

4）.主截面—

光軸與晶面法線構(gòu)成的平面第36頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第37頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第38頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第39頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第40頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第41頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第42頁(yè)，共53頁(yè)，2023年，2月20日，星