第十一章 光的偏振精选文档.ppt

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1、光的偏振光的偏振内容：1、光是横波还是纵波？2、什么是线偏振片？3、偏振片有什么用？4、如何获得偏振光？本讲稿第一页，共二十页光的偏振光的偏振一、光是横波还是纵波？光具有横波性，光是横波。光具有横波性，光是横波。本讲稿第二页，共二十页光的偏振光的偏振光具有横波性的图示：光矢量光矢量E的的传播方向传播方向由图知：光矢量由图知：光矢量E垂直于垂直于传播方向传播方向光是光是横波横波振动面：从左到右传播振动面：从左到右传播光矢量光矢量E小结：小结：光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 。光波是光波是横波横波 光的偏振光的偏振 。本讲稿第三页，共二十页在光的传播过程中，光矢量始终在在光的传

2、播过程中，光矢量始终在同一平面内振动的光。同一平面内振动的光。二、线偏振光：二、线偏振光：振动方向在纸面内的线偏振光振动方向在纸面内的线偏振光振动方向垂直纸面的线偏振光振动方向垂直纸面的线偏振光E播播传传方方向向振振动动面面迎迎着着光光的的传传播播方方向向看看线偏振光，即横截面线偏振光，即横截面线偏振光线偏振光表示法表示法本讲稿第四页，共二十页三、三、自然光自然光1、单个分子或原子某一瞬间发出的光波，、单个分子或原子某一瞬间发出的光波，其其光矢量光矢量E沿一定方向且沿一定方向且与波的传播方向垂直。激光与波的传播方向垂直。激光发光也是这样。发光也是这样。2、实际的普通光源：、实际的普通光源：极多

3、的原子或分子在发光极多的原子或分子在发光其光矢量以极快且不规则的次序取所有可能的方向。其光矢量以极快且不规则的次序取所有可能的方向。光矢量光矢量 E E 在与光波传播方向在与光波传播方向垂直的平面内垂直的平面内 ,沿各个方向沿各个方向出现的机会均等出现的机会均等,且且E E 的振幅的振幅均可看作完全相等均可看作完全相等.本讲稿第五页，共二十页xy 自然光中任一方向的自然光中任一方向的E振动都可分解成相互垂直方向上振动都可分解成相互垂直方向上的两个分振动的两个分振动.由于自然光的光矢量在各个方向出现的概率相同，由于自然光的光矢量在各个方向出现的概率相同，且每个光矢量的振幅都可看作相等。且每个光矢

4、量的振幅都可看作相等。自然光的表示法自然光的表示法xy相互垂直相互垂直,振幅相等振幅相等,但彼此独立的两个分振动但彼此独立的两个分振动.所以自然光可分解为：所以自然光可分解为：本讲稿第六页，共二十页 自然光可分解为任意两个相互独立、等振幅、相互垂自然光可分解为任意两个相互独立、等振幅、相互垂直的振动（线偏振光），且其中每一方向的振动具有自然直的振动（线偏振光），且其中每一方向的振动具有自然光总能量的一半。光总能量的一半。注意：注意：1、两互相、两互相垂直垂直的的方向是任选的方向是任选的。2、各光矢量间无固定的相位关系。、各光矢量间无固定的相位关系。（因原子分子发光的无序）（因原子分子发光的无序

5、）自然光的表示法自然光的表示法 PP本讲稿第七页，共二十页某一方向的振动占优势某一方向的振动占优势四四.部分偏振光：部分偏振光：垂直纸面的振动较强（占优势）垂直纸面的振动较强（占优势）在纸面内的振动较强（占优势）在纸面内的振动较强（占优势）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、不不等等幅的、不相干幅的、不相干的线偏振光。的线偏振光。部分偏振光的表示法部分偏振光的表示法本讲稿第八页，共二十页五五.圆偏振光圆偏振光,椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光：光矢量圆偏振光：光矢量E的末端在垂直于传播方向的平面上的

6、的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆形轨迹是圆形.右旋圆右旋圆偏振光偏振光右旋椭圆右旋椭圆偏振光偏振光 y yx z传播方向传播方向 /2x某时刻左旋圆偏振光某时刻左旋圆偏振光E随随z z的变化的变化E 0小结：线、圆和椭圆偏振光均称为小结：线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。完全偏振光。注意：注意：迎着来光而看去迎着来光而看去时，电矢量端点顺时钟时，电矢量端点顺时钟画圆时，则称该偏振是画圆时，则称该偏振是右旋的。逆时钟画，则右旋的。逆时钟画，则为左旋。为左旋。本讲稿第九页，共二十页 圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、传播方向圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、传播方向一致、振动方向相互

7、垂直、相位差为某个确定值的一致、振动方向相互垂直、相位差为某个确定值的线偏振光的合成。线偏振光的合成。当相位差为当相位差为 /2或或3 /2 yx椭圆偏振光椭圆偏振光x，y振幅相同振幅相同，相位差相位差 /2或或3 /2x y圆偏振光圆偏振光本讲稿第十页，共二十页六六 偏振片偏振片一一.偏振片偏振片 起偏与检偏起偏与检偏1.1.偏振片偏振片利用某种光学的不对称性，利用某种光学的不对称性，只让某一特定方向光振只让某一特定方向光振动通过的透明薄片。动通过的透明薄片。偏振化方向偏振化方向偏振化方向偏振化方向（透透透透光轴光轴光轴光轴）只允许沿着透光轴只允许沿着透光轴方向的光通过方向的光通过.I I0

8、 0I I本讲稿第十一页，共二十页2.2.起偏起偏自然光通过偏振片后变为线偏振光自然光通过偏振片后变为线偏振光P 偏振化方向偏振化方向（透光轴）（透光轴）自然光自然光I0线偏振光线偏振光 I自然光经过起偏器（偏振片），光强为原来光强的一半。自然光经过起偏器（偏振片），光强为原来光强的一半。偏振片：偏振片：1 1、使自然光成为线偏振光的装置叫做、使自然光成为线偏振光的装置叫做起偏器起偏器；2 2、用于检查某束光是否为偏振光时叫、用于检查某束光是否为偏振光时叫检偏器检偏器。本讲稿第十二页，共二十页 最亮最亮 全暗全暗(消光消光)最亮最亮则入射光为则入射光为 线偏振光线偏振光示例：线偏振光通过起偏器

9、和检偏器时：示例：线偏振光通过起偏器和检偏器时：观察透射光观察透射光:本讲稿第十三页，共二十页旋转旋转1、若明暗若明暗(亮度亮度)不变不变 自然光自然光:2、最亮最亮 暗（非消光）暗（非消光）最亮最亮 部分偏振光部分偏振光.旋转检偏器时观察透射光旋转检偏器时观察透射光:3、最亮最亮 全暗全暗(消光消光)最亮最亮则入射光为则入射光为 线偏振光线偏振光本讲稿第十四页，共二十页4.4.偏振片的应用偏振片的应用偏振片的应用很多，例如：偏振片的应用很多，例如：作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。制成偏光眼镜，可观看立体电影。制成偏光眼镜，可观看立体电影

10、。作为许多光学仪器中的起偏和检偏装置。作为许多光学仪器中的起偏和检偏装置。（激光器，干涉仪等）（激光器，干涉仪等）本讲稿第十五页，共二十页七、线偏振光的获得七、线偏振光的获得(1).由二向色性物质的选择吸收产生由二向色性物质的选择吸收产生;(偏振片偏振片)(2).由反射和折射产生由反射和折射产生;(玻璃堆：光能损耗大玻璃堆：光能损耗大)由自然光获得线偏振光的方法由自然光获得线偏振光的方法i0(接近线偏振光接近线偏振光)自然光自然光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片注意注意注意注意：这里的入射角这里的入射角i0为布儒斯特角，其反射为布儒斯特角，其反射光为线偏振光。光为线偏振光。本讲稿第

11、十六页，共二十页(3).由晶体的双折射产生由晶体的双折射产生.(尼科耳棱镜尼科耳棱镜)本讲稿第十七页，共二十页八八 马吕斯定律马吕斯定律 入射光通过检偏器：入射光通过检偏器：光强与振幅的平方成正比：光强与振幅的平方成正比：检偏器检偏器起偏器起偏器NMNM 马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 的偏振的偏振光通过检偏振器后光通过检偏振器后,出射光的强度为出射光的强度为本讲稿第十八页，共二十页八八 马吕斯定律马吕斯定律证明自然光透过一个偏振片之后出射光强为证明自然光透过一个偏振片之后出射光强为 入射光强的一半入射光强的一半：因为自然光包含所有方位的光矢量因为自然光包含所有方位的光矢量E，对所有方位角求，对所有方位角求平均，得平均，得则由马吕斯定律可得：则由马吕斯定律可得：注意：这里是对注意：这里是对求平均。求平均。本讲稿第十九页，共二十页谢谢！谢谢！第第1111章章 （结束）（结束）作业：作业：11-2711-27；11-2811-28；11-29.11-6 11-6 波动光学波动光学本讲稿第二十页，共二十页