第19章光的偏振精选文档.ppt

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1、第19章光的偏振本讲稿第一页，共十七页19.1 19.1 19.1 19.1 自然光和偏振光自然光和偏振光自然光和偏振光自然光和偏振光一、自然光与偏振光1.1.线偏振光（完全偏振光）线偏振光（完全偏振光）若从垂直于光速平面观察，若从垂直于光速平面观察，一束光一束光的电矢量的电矢量E E只沿一个固定的只沿一个固定的方向振动，这样的光称为方向振动，这样的光称为线偏振线偏振光光，或，或完全偏振光完全偏振光。线偏振光的表示线偏振光的表示E播播传传方方向向振振动动面面面对光的传播方向看面对光的传播方向看本讲稿第二页，共十七页19.1 19.1 19.1 19.1 自然光和偏振光自然光和偏振光自然光和偏振

2、光自然光和偏振光2.2.自然光自然光 普通光源发出的光，是普通光源发出的光，是大量不同振动方向的光波列组大量不同振动方向的光波列组成的集合，在与光速垂直的平成的集合，在与光速垂直的平面内，电矢量面内，电矢量E E沿各个方向的平沿各个方向的平均值相等，没有哪个方向占优势，均值相等，没有哪个方向占优势，这种光称为这种光称为完全非偏振光完全非偏振光，即，即自自然光然光。自然光的表示自然光的表示没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解一束自然光可沿任意给定的方向分一束自然光可沿任意给定的方向分解为两束振动方向相互垂直的、解为两束振动方向相互垂直的、等等幅幅的、不相干的线偏振光。的、不相干的线偏

3、振光。本讲稿第三页，共十七页3.3.部分偏振光部分偏振光 自然光与线偏振光混合之自然光与线偏振光混合之后，使得垂直于光速平面内的后，使得垂直于光速平面内的光振动各个方向都有，但沿某光振动各个方向都有，但沿某一方向的振动最强，与此方向一方向的振动最强，与此方向垂直的方向最弱。这种光称为垂直的方向最弱。这种光称为部分偏振光部分偏振光，即，即自然光自然光。部分偏振光的表示部分偏振光的表示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、不不等等幅幅的的、不不相相干干的线偏振光。的线偏振光。本讲稿第四页，共十七页4.4

4、.圆偏振光圆偏振光,椭圆偏振光椭圆偏振光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 E随随z z的变化的变化E 0本讲稿第五页，共十七页一、偏振片的起偏与检偏1.1.偏振片偏振片19.2 19.2 19.2 19.2 起偏和检偏起偏和检偏起偏和检偏起偏和检偏 偏振片偏振片偏振片偏振片 在透明的基片上涂上一层定向排列的在透明的基片上涂上一层定向排列的“二向色性二向色性”晶粒的薄片叫晶粒的薄片叫偏振片偏振片。所。所谓谓“二向色性二向色性”晶粒是具有选择吸收性能的物质，只允许沿特定方向振动的光波列通晶粒是具有选择吸

5、收性能的物质，只允许沿特定方向振动的光波列通过，而对另一与之垂直方向的振动光波列有强烈的吸收。过，而对另一与之垂直方向的振动光波列有强烈的吸收。本讲稿第六页，共十七页起偏起偏从自然光获得偏振光的过程叫从自然光获得偏振光的过程叫起偏起偏。检偏检偏检查一束光线是否是偏振光的过程叫检查一束光线是否是偏振光的过程叫检偏检偏。检偏器检偏器起偏器起偏器线偏振光线偏振光自然光自然光自然光自然光线偏振光线偏振光无光无光2.2.起偏与检偏起偏与检偏本讲稿第七页，共十七页本讲稿第八页，共十七页二、马吕斯定律自然光通过偏振片后所得到的偏振光光强为原自然光光强的一半自然光通过偏振片后所得到的偏振光光强为原自然光光强的

6、一半.即即:线偏振光通过偏振片后所得到的偏振光光强与原线偏振光通过偏振片后所得到的偏振光光强与原偏振光光强的的关系为偏振光光强的的关系为:上述结论叫上述结论叫马吕斯定律马吕斯定律。证明本讲稿第九页，共十七页例例如图所示，在偏振化方向相互垂直的两偏振片之间插入另一个偏振片。问新插入的如图所示，在偏振化方向相互垂直的两偏振片之间插入另一个偏振片。问新插入的偏振片的偏振化方向与原偏振化方向夹角为多大时，自然光入射时透过的光强最大。偏振片的偏振化方向与原偏振化方向夹角为多大时，自然光入射时透过的光强最大。解：解：设第二个偏振片与第一个偏设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向夹角为振片的偏振化方向夹角

7、为，由，由马吕斯定律，透过第二个偏振片后马吕斯定律，透过第二个偏振片后光强为：光强为：透过第三个偏振片后光强为：透过第三个偏振片后光强为：所以当所以当为为4545时出射光强最大。时出射光强最大。本讲稿第十页，共十七页19.3 19.3 19.3 19.3 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振一、反射与折射中的偏振 一般的讲，当自然光在某两种介一般的讲，当自然光在某两种介质的界面上发生反射与折射时质的界面上发生反射与折射时,反射光反射光和折射光都是部分偏振光，反射光中垂和折射光都是部分偏振光，反射光中垂直入射面的光振动较强，折射光中的平直入射面的光振动

8、较强，折射光中的平行于入射面的光振动较强。行于入射面的光振动较强。入射面：入射面：入射线与入射点所在面元的法线构成的平面称为入射线与入射点所在面元的法线构成的平面称为入射面入射面。本讲稿第十一页，共十七页二、布儒斯特定律布儒斯特定律 当自然光的入射角满足如下条件时，反射光是完全当自然光的入射角满足如下条件时，反射光是完全偏振光且振动方向垂直于入射面，而折射光仍是部分偏偏振光且振动方向垂直于入射面，而折射光仍是部分偏振光。相应的入射角即振光。相应的入射角即布儒斯特角布儒斯特角。本讲稿第十二页，共十七页讨论由折射定律：由折射定律：布鲁斯特定律布鲁斯特定律折射光与反射光折射光与反射光垂直！垂直！1.

9、1.布儒斯特定律布儒斯特定律本讲稿第十三页，共十七页2.2.入射光是偏振光时入射光是偏振光时入射角为布儒斯特角入射角为布儒斯特角本讲稿第十四页，共十七页例题例题(作业题作业题19.8)：以下五种情况下，以自然光或线偏振光从空气：以下五种情况下，以自然光或线偏振光从空气中入射到两种介质的表面上时，问反射光和折射光各属于什么性中入射到两种介质的表面上时，问反射光和折射光各属于什么性质的光？图中质的光？图中i0为布儒斯特角，为布儒斯特角，i i0 i.i0.i0 i i0.本讲稿第十五页，共十七页 光线以布儒斯特角从空气中向玻璃入射，试说明图中两束光线的偏振情况。光线以布儒斯特角从空气中向玻璃入射，试说明图中两束光线的偏振情况。因为对于多数透明介质，折射光的强度要比反射光强很多。因为对于多数透明介质，折射光的强度要比反射光强很多。本讲稿第十六页，共十七页三三.玻璃片堆起偏玻璃片堆起偏i0(接近线偏振光接近线偏振光)玻璃片堆玻璃片堆用玻璃片堆起偏的理由：用玻璃片堆起偏的理由：一次反射得到的偏振光强度很小，且折射光的偏振化程一次反射得到的偏振光强度很小，且折射光的偏振化程度也不高。度也不高。当大部分垂直于入射面的光被反射，折射光就会接近于线偏振当大部分垂直于入射面的光被反射，折射光就会接近于线偏振i0.i0本讲稿第十七页，共十七页