大学物理：13章光学偏振

1、横波与纵波的区别横波与纵波的区别13.12 光的偏振光的偏振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 .机械横波穿过狭缝机械横波穿过狭缝机械纵波穿过狭缝机械纵波穿过狭缝13.12.1 自然光自然光 偏振光偏振光1. 自然光自然光 ：各个方向的光矢量（：各个方向的光矢量（无固无固定定的相位关系），的相位关系），在所有可能的方向在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）。上的振幅都相等（轴对称）。 vE 常把各个光矢量分解成常把各个光矢量分解成任意两个相互垂直任意两个相互垂直的两个光矢量分量。的两个光矢量分量。 符号表示符号表示2. 线偏振光线偏振

2、光 (光振动只沿某一固定方向的光光振动只沿某一固定方向的光)符号表示符号表示vvv光的振动方向与传播方向组成的平面称为光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面振动面。 v此线偏振光振动面为板面此线偏振光振动面为板面3. 部分偏振光部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光上的光振动占优势的光为部分偏振光 .符号表示符号表示13.12.2 偏振片偏振片 马吕斯定律马吕斯定律 某些物质能吸收某一方向的光振动某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这而只让与这个方向垂直的光振动通过个方向垂直的光振动通过, 这种性质称这种性质称二

3、向色性二向色性 .1. 偏振片偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向偏振化方向 ： 只让某一特定方向的光通过，这个方只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向向叫此偏振片的偏振化方向 .自然光通过偏振片强度减少一半。自然光通过偏振片强度减少一半。偏振化方向偏振化方向起偏器起偏器起偏器起偏器：将自然光变为线偏光的光学器件：将自然光变为线偏光的光学器件检偏器检偏器：检验光偏振态的光学器件：检验光偏振态的光学器件0I021I3. 起偏和检偏起偏和检偏2.马吕斯定律马吕斯定律（1880 年）年）a2cos0II=出射光的强度出射光的强度0I入射偏

4、振光的强度入射偏振光的强度Ia是入射的偏振光的光振是入射的偏振光的光振动方向与偏振片的偏振动方向与偏振片的偏振化方向之间的夹角化方向之间的夹角 6马吕斯定律的证明马吕斯定律的证明aNME0Eacos0EE =2020EEII=E0ENM0IIa2cos0II=选择题例例 两偏振片的偏振化方向相互垂直，以光强为两偏振片的偏振化方向相互垂直，以光强为I0的自然光照射，通过两偏振片的光强为的自然光照射，通过两偏振片的光强为0，若在两，若在两偏振片之间插入第三片偏振片，它于前两偏振片偏振片之间插入第三片偏振片，它于前两偏振片的夹角是的夹角是450，求通过三偏振片后的光强。，求通过三偏振片后的光强。解解

5、 445cos2020II=845cos4020II= 入射面入射面 入射光线和法入射光线和法线所成的平面线所成的平面 .反射光反射光 部分部分偏振光偏振光 折射光折射光 部分部分偏振光偏振光空气空气i1ni玻璃玻璃2n13.13 反射光与折射光的偏振反射光与折射光的偏振理论和实验证明理论和实验证明：反射光的偏振化程度：反射光的偏振化程度与入射与入射角有关角有关 .布儒斯特定律布儒斯特定律（1812年）年）反射光反射光120sinsinnni=00120cossintaniinni=2n空气空气0i0i1n玻璃玻璃当当 时时120tannni=折射光折射光以布儒斯特角以布儒斯特角 入射时，入射

6、时，反射光和折射光互相反射光和折射光互相垂直垂直 0i20p=+i利用玻璃片堆.AVI动动 光光 学学波波 动动 光光 学学方解石晶体方解石晶体*13.14 双折射现象双折射现象 一束入射光在各一束入射光在各向异性介质的界面折向异性介质的界面折射时，产生两束折射射时，产生两束折射光的现象称为光的现象称为双折射双折射现象。现象。 寻常光线（寻常光线（o o光光服从折射定律服从折射定律) )非常光线（非常光线（e光不服从折射定律）光不服从折射定律）实验证明：实验证明： O 光和光和 光均为偏振光光均为偏振光.eeevcn =O光波阵面光波阵面 光波阵面光波阵面e光轴光轴Ovev 寻常光线寻常光线

7、在晶体中在晶体中各方向上传播速度相同各方向上传播速度相同. . =vcn常量常量 非常光线非常光线 晶体中各晶体中各方向上传播速度不同方向上传播速度不同, ,随随方向改变而改变方向改变而改变. .为主折射率为主折射率en 产产 生生 双双 折折 射射 的的 原原 因因光轴光轴：o光光e光速度光速度相同的方向相同的方向人为双折射现象人为双折射现象 1 1 克尔效应克尔效应: : 有些各向同性的透明介质，在外加有些各向同性的透明介质，在外加电场的作用下，会显示出各向异性电场的作用下，会显示出各向异性, , 从而能产生双折从而能产生双折射现象，这种现象称为克尔效应射现象，这种现象称为克尔效应. .光

8、弹效应光弹效应 2 2 光弹效应光弹效应: : 有些各向同性有些各向同性的透明材料，如果内部存在应力，的透明材料，如果内部存在应力，它就会呈现出各向异性，当光射它就会呈现出各向异性，当光射入时，也会产生双折射现象，这入时，也会产生双折射现象，这就是光弹效应就是光弹效应. .旋光现象：旋光现象：偏振光通过物质后振动面发生旋转的现象偏振光通过物质后振动面发生旋转的现象13.15 旋光现象旋光现象 旋光物质：旋光物质：能产生旋光现象的物质能产生旋光现象的物质.（如石英晶体、（如石英晶体、糖溶液、酒石酸溶液等）糖溶液、酒石酸溶液等）实验表明：对于有旋光性的溶液，振动面的旋转角度实验表明：对于有旋光性的溶液，振动面的旋转角度正比于光所通过溶液的厚度正比于光所通过溶液的厚度l和旋光性溶质的和