大学物理：光学第三章光的偏振-1

1、1,2,第三章 光的偏振,1 自然光和偏振光,一、 光的偏振性,(1)电磁波是横波,(3) 研究光的振动方向的特性即光的偏振性。在垂直于光传播方向的二维平面内，光矢量的振动状态叫光波的偏振态.,(2) 光的生理作用和感光现象是电矢量 在起作用即是电场强度矢量。,3,各种波长的电磁波中，能为人所感受的是可见光： 400nm-700nm,不同频率的光波引起人眼不同的颜色感觉,对应的频率范围: = （7.6 4.0）1014 HZ,760 630 600 570 500 450 430 400(nm),红 橙 黄 绿 青 蓝 紫,4,二、光偏振态的分类,(1) 自然光 可分解为两个方向任意互相垂直、

2、振幅相等， 没有任意相位关系的偏振光。,迎光矢量图,自然光,自然光等效为两振幅相等、互相垂直的、无相位关系的线偏振光,5,(2) 完全偏振光,线偏振光, 椭圆偏振光：光矢量末点的运动轨迹是椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。,左旋椭圆偏振光,6, 圆偏振光,以上三种偏振光称为完全偏振光, 可以由两个互相垂直的，有相位关系的, 同频率的线偏振光合成. 反之, 一完全偏振光也可以分解为两个任意方向, 相互垂直, 有相位关系的同频率的线偏振光.,右旋,左旋,7,（3）部分偏振光：自然光和完全偏振光合成的光,8,2 偏振片起偏和检偏 马吕

3、斯定律,一、 偏振片起偏和检偏,二向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯 醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后 粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的 方向，只让平行与该方向的振动通过。二向色性,起偏器,检偏器,9,二、马吕斯定律,光强为I0的线偏光，透过检偏器以后，透射光强为：,光强为I0的自然光透过检偏器得到的线偏光光强为：,讨论：,线偏光的振动方向与检偏器的透光方向垂直,线偏光通过检偏器,=0，I=I0 =/2，I=0,线偏光的振动方向与检偏器的透光方向平行,自然光通过检偏器,得到线偏光,10,例1：用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器,在它们的偏振化方向成

4、30角时,观测一光源;再将夹角改为60 , 换一个光源，两次测得光强相等。求两光源光强之比。,解:设两光源光强分别为 I1和 I2,则起偏器后的光强分别为 I1/2和 I2/2,设检偏器后的光强分别为I1 和I2， 依照马吕斯定律,I1 = I2 即,11,例2：光强的调制。在透振方向正交的起偏器M和检偏 器 N 之间，插入一片以角速度旋转的理想偏振片P， 入射自然光强为I0，试求由系统出射的光强是多少？,每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四零”。,12,I,M,M,R,R,光在介质界面反射时有偏振现象,入射角任意时反射和折射光如下图,不完全偏振光,一、布儒斯特定律,3 反射和折射时光的偏振

5、,13,当入射角为某一定值时,反射光完全偏振，此时入射角为 ip称为布儒斯特角.,布儒斯特定律,实验表明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的7.4%，而垂直于入射面的光振动能量的85%和全部平行分量都折射到玻璃中。,14,思考题:(1)试计算(ip+p)=?(2)光从玻璃入射到空气中,以 p为入射角,问反射光(在介质中)是否完全偏振?,为了增加折射光的偏振化程度，可采用玻璃片堆的办法。 一束自然光以起偏角56.30入射到20层平板玻璃上，如图：,15,反射起偏-玻璃片堆,I,根据,及折射定律,可导出,玻璃片堆可做起偏器,可见从介质2以入射角rp在介质1界面反射光也是平面偏振光,16,利用反射和折射时的偏振可以做起偏和检偏。,17,例题：已知某材料在空气中的布儒斯特角ip=58,求材料折射率？若将它放在水中（水的折射率为 1.33），求布儒斯特角？该材