光的偏振 (2)2PPT讲稿.ppt

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1、-光的偏振第1页，共41页，编辑于2022年，星期四偏振态偏振态:光矢量在与光传播方向垂直的平面内的光矢量在与光传播方向垂直的平面内的 振动状态。振动状态。线偏振光线偏振光 自然光自然光 部分偏振光部分偏振光 椭圆偏振光椭圆偏振光 圆偏振光圆偏振光二、线偏振光二、线偏振光E播播传传方方向向振振动动面面线偏振光可沿两线偏振光可沿两个相互垂直的方个相互垂直的方向分解向分解EEyEx yx 面对光的传播方向看面对光的传播方向看第2页，共41页，编辑于2022年，星期四线偏振光的表示法：线偏振光的表示法：光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面三三.自然光自然光没有优势方向没有优势方向

2、自然光的分解自然光的分解一一束束自自然然光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、等等幅幅的的、不相干的线偏振光。不相干的线偏振光。自然光的表示法：自然光的表示法：第3页，共41页，编辑于2022年，星期四四四.部分偏振光部分偏振光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 部部分分偏偏振振光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、不等幅的、不相干的线偏振光。不等幅的、不相干的线偏振光。部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：平行板面的平行板面的光振动较强光振动较强垂直板面的垂直板面的光振动较强光振动较强第4页，共41页，编辑于2022

3、年，星期四三、偏振片的起偏和检偏三、偏振片的起偏和检偏起偏起偏：使自然光（或非：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光偏振光）变成线偏振光的过程。的过程。偏偏振振化化方方向向自然光自然光偏振片偏振片线偏振光线偏振光 起偏的原理起偏的原理：利用某种光学的不对称性利用某种光学的不对称性 起偏器起偏器:起偏起偏的光学器件的光学器件第5页，共41页，编辑于2022年，星期四检偏检偏：检查入射光的偏振性。：检查入射光的偏振性。I?P待检光待检光I不变不变？是什么光？是什么光I变，有消光变，有消光？是什么光？是什么光I变，无消光变，无消光？是什么光？是什么光 偏振片偏振片微晶型微晶型分子型分子型x yzz线栅

4、起偏器线栅起偏器 入射入射电磁波电磁波非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片第6页，共41页，编辑于2022年，星期四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第7页，共41页，编辑于2022年，星期四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第8页，共41页，编辑于2022年，星期四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第9页，共41页，编辑于2022年，星期

5、四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零光强为零第10页，共41页，编辑于2022年，星期四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第11页，共41页，编辑于2022年，星期四.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第12页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过

6、旋转的检偏器，光强不变自然光第13页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第14页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第15页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第16页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第17页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自

7、然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第18页，共41页，编辑于2022年，星期四.检偏器检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第19页，共41页，编辑于2022年，星期四四四.马吕斯定律马吕斯定律 I0IPP E0 E=E0cos 马吕斯定律（马吕斯定律（1809）消光消光-线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向 之间的夹角。之间的夹角。第20页，共41页，编辑于2022年，星期四12-212-2由由由由反射反射反射反射引起的光的偏振引起的光的偏振引起的光的偏振引起的光的偏振 反射和折射

8、时光的偏振反射和折射时光的偏振自然光自然光部分部分偏振光偏振光反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分部分偏振光偏振光第21页，共41页，编辑于2022年，星期四 反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一等于某一特定值特定值i0且满足且满足这时反射光成为线偏振光。这时反射光成为线偏振光。布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光起偏振角起偏振角布儒斯特角布儒斯特角第22页，共41页，编辑于2022年，星期四利用玻璃片堆产生线偏振光利用玻璃

9、片堆产生线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光接近线偏振光)玻璃片堆玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光第23页，共41页，编辑于2022年，星期四12-3 12-3 由双折射引起的光的偏振由双折射引起的光的偏振由双折射引起的光的偏振由双折射引起的光的偏振一一.双折射现象双折射现象 对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。观察到有两束折射光的现象。n1n2irore(各向异各向异性媒质性媒质)自然光自然光寻常光线寻常光线(o光光)-遵守折射定律遵守折

10、射定律非常光线非常光线(e光光)-不遵守折射定律不遵守折射定律o光和光和e光都是线偏振光。光都是线偏振光。第24页，共41页，编辑于2022年，星期四光光光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时，o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体第25页，共41页，编辑于2022年，星期四光光光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时，o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体第26页，共41页，编辑于2022年，星期四光光光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时，o o光不动

11、，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体第27页，共41页，编辑于2022年，星期四光光光光 当方解石晶体旋转时，当方解石晶体旋转时，o o光不动，光不动，e e光围绕光围绕o o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体第28页，共41页，编辑于2022年，星期四二、二、晶体的光轴与主平面晶体的光轴与主平面 当当光光在在晶晶体体内内沿沿某某个个特特殊殊方方向向传传播播时时不不发发生生双双折折射，该方向称为射，该方向称为晶体的光轴晶体的光轴。“光轴光轴”是一是一特殊的特殊的“方向方向”,不是指一条直线。不是指一条直线。凡平行于此方向的

12、直线均为光轴。凡平行于此方向的直线均为光轴。单轴晶体单轴晶体：只有一个光轴的晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体：有两个光轴的晶体AB光轴光轴102第29页，共41页，编辑于2022年，星期四主平面：主平面：晶体中光的传播方向与晶体晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。光轴构成的平面。e光光光轴光轴e光的光的主平面主平面o光光光轴光轴o光的光的主平面主平面o光的振动面垂直于光的振动面垂直于o光的主平面光的主平面e光的振动面在光的振动面在e光的主平面内光的主平面内主截面：主截面：晶体表面的法线与晶体光晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。轴构成的平面。第30页，共41页，编

13、辑于2022年，星期四晶体的主折射率，正晶体、负晶体晶体的主折射率，正晶体、负晶体光光矢矢量量振振动动方方向向与与晶晶体体光光轴轴的的夹夹角角不不同同,光光的的传播速度也不同。传播速度也不同。第31页，共41页，编辑于2022年，星期四vo t光轴光轴光轴光轴ve tvo to光光:e光光:n0，ne称为称为晶体的主折射率晶体的主折射率 正晶体正晶体:ne no负晶体负晶体:ne ve)负晶体负晶体(vo ve)子波源子波源(e o)第32页，共41页，编辑于2022年，星期四三三.单轴晶体中光传播的惠更斯作图法单轴晶体中光传播的惠更斯作图法(e o)1.光轴平行晶体表面，自然光垂直入射光轴平

14、行晶体表面，自然光垂直入射 e o e o光轴光轴晶体晶体o,e在在方方向向上上虽虽没没分分开开，但速度上是分开的。但速度上是分开的。2.光轴平行晶体表面，且垂直入射面，光轴平行晶体表面，且垂直入射面，自然光斜入射自然光斜入射晶体晶体 光轴光轴ir0reo ot e eteo ect第33页，共41页，编辑于2022年，星期四12.4*由散射引起的光的偏振由散射引起的光的偏振1.散射光的产生散射光的产生 pI()振荡电偶极子电磁振荡电偶极子电磁辐射强度的角分布辐射强度的角分布2.散射光的偏振散射光的偏振zx py入射自然光入射自然光 B 散射光散射光(部分偏振光部分偏振光)散射光散射光(线偏振

15、光线偏振光)散射光散射光 (自然光自然光)第34页，共41页，编辑于2022年，星期四12.5 旋光现象旋光现象一一.物质的旋光性物质的旋光性使线偏振光的振动面发生旋转使线偏振光的振动面发生旋转 旋光物质旋光物质a 旋光率旋光率二二.菲涅耳的解释菲涅耳的解释线偏振光可看作是线偏振光可看作是同同频频率率、等等振振幅幅、有有确确定定相相位位差差的的左左(L)、右右(R)旋圆偏振光的合成。旋圆偏振光的合成。旋转的角度：旋转的角度：d第35页，共41页，编辑于2022年，星期四EELERo 光通过旋光物质后，初相光通过旋光物质后，初相要滞后要滞后ELERE(a)(b)ELERE R L 同一时刻同一时

16、刻(a)(b)d设入射时设入射时L、R初相为初相为0，旋光物质长，旋光物质长d第36页，共41页，编辑于2022年，星期四在出射面上在出射面上:由图示，有：由图示，有：令令 旋光率旋光率则则 第37页，共41页，编辑于2022年，星期四三三.量糖术量糖术对溶液有对溶液有溶液的旋光率溶液的旋光率c 溶液的浓度溶液的浓度溶液的比旋光率溶液的比旋光率“量糖计量糖计”四四.磁致旋光磁致旋光 d磁致旋光物质磁致旋光物质B旋转的角度旋转的角度 V费德尔常量，费德尔常量，第38页，共41页，编辑于2022年，星期四 对对自自然然旋旋光光物物质质，振振动动面面的的左左旋旋或或右右旋旋是是由由旋旋光光物质本身决定的，与光的传播方向无关。物质本身决定的，与光的传播方向无关。反射镜反射镜入射光入射光 左旋左旋反射镜反射镜反射光反射光 左旋左旋第39页，共41页，编辑于2022年，星期四 对对磁磁致致旋旋光光物物质质，光光沿沿 与与逆逆 方方向向传传播，振动面旋向相反。播，振动面旋向相反。反射镜反射镜反射光反射光 右旋右旋 B反射镜反射镜入射光入射光 左旋左旋B第40页，共41页，编辑于2022年，星期四光隔离器光隔离器 消除反射光的干扰消除反射光的干扰 BPM 磁致旋光物质磁致旋光物质第41页，共41页，编辑于2022年，星期四