光的偏振第一讲

1、大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。1 1、横波与纵波的区别、横波与纵波的区别 偏振偏振2 2、光波（电磁波）是横波、光波（电磁波）是横波振动面振动面uEHxo大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得1、自然光、自然光没有优势方向没有优势方向分解分解x xy y2I II II Iy yx x 无固定相位差无固定相位差自然光的表示法：自然光的表示法： 偏振态偏振态: : 光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动

2、状态。动状态。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得2、线偏振光、线偏振光Eu u面对光的传播方向看面对光的传播方向看光矢量光矢量E振动面振动面线偏振光的表示法：线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动平行板面光振动垂直板面光振动垂直板面大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得3、（椭）圆偏振光、（椭）圆偏振光 0 y yx z传播方向传播方向 /2xE观测观测右旋椭圆偏振光右旋椭圆偏振光观测方向观测方向观测方向观测方向左旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光观测方向观测方向右旋圆偏振光右旋圆偏振光大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线

3、偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得表示法表示法xEy0EyEx)cos(0tkzEEx)2cos(0tkzEEy0E园偏振光园偏振光可分解为两个振幅相等，频率相同、位相可分解为两个振幅相等，频率相同、位相差差 /2/2的线偏振光的合成。的线偏振光的合成。3、（椭）圆偏振光、（椭）圆偏振光)cos(0tkzEExx)cos(0tkzEEyy2002020sincos)( 2)()(yyxxyyxxEEEEEEEEyEyE0 xExE00E表示法表示法 椭圆偏振光：椭圆偏振光：光矢量在旋转过程中大小不断改变，光光矢量在旋转过程中大小不断改变，光矢量的端迹是个椭圆，这种光叫椭圆偏振光。它可看作矢量的

4、端迹是个椭圆，这种光叫椭圆偏振光。它可看作两个振动方向垂直、位相差一定、振幅不相等的两个线两个振动方向垂直、位相差一定、振幅不相等的两个线偏振光的叠加。偏振光的叠加。3、（椭）圆偏振光、（椭）圆偏振光yEyE0 xExE0020yEyE0 xExE000yEyE0 xExE002yEyE0 xExE002yEyE0 xExE00yEyE0 xExE0023yEyE0 xExE0023yEyE0 xExE002233、（椭）圆偏振光、（椭）圆偏振光大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得4、部分偏振光、部分偏振光自然光自然光 线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光

5、 分解分解部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：平行板面的光振动较强平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强垂直板面的光振动较强大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得1 1、偏振片、偏振片偏振片能强烈吸收入射光矢量某偏振片能强烈吸收入射光矢量某一一方向方向的光振动的光振动，而而让与这一方向让与这一方向垂直垂直的光振动通过的光振动通过。偏振片的原理偏振片的原理：利用透光材料的某种光学的不对称性利用透光材料的某种光学的不对称性x yzz线栅起偏器线栅起偏器 入射入射电磁波电磁波平行于导线的电平行于导线的电矢量在导线中激矢量在导线中激起 电 流 ， 被起 电 流

6、 ， 被JouleJoule热耗掉。热耗掉。偏振片的偏振化方向（通光方向）：偏振片的偏振化方向（通光方向）： 表示该偏振片允许通过的光振动方向表示该偏振片允许通过的光振动方向大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得聚乙烯醇薄膜加热拉伸，使碳氢化合物分聚乙烯醇薄膜加热拉伸，使碳氢化合物分子形成链状，沁入碘液中，形成碘链。子形成链状，沁入碘液中，形成碘链。通光方向或偏振通光方向或偏振化方向化方向线偏振光线偏振光非偏振光非偏振光1 1、偏振片、偏振片大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得2、马吕斯定理、马吕斯定理 02I I1P

7、P0I I2P P/E E0E E E E偏振化方向偏振化方向cos0E E ? I I20cosI I大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得3、检偏、检偏大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得3、检偏、检偏大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得用偏振器件分析、检验光的偏振态用偏振器件分析、检验光的偏振态：I?P待检光待检光1 1、自然光或园偏振光入射，转动、自然光或园偏振光入射，转动偏振片偏振片I I不变；不变；

8、2 2、部分偏振光或椭圆偏振光入射，、部分偏振光或椭圆偏振光入射，转动偏振片转动偏振片I I变，无消光；变，无消光；3 3、 线偏振光入射，转动偏振片线偏振光入射，转动偏振片I I变，有消光。变，有消光。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得l太阳镜，照相机的滤光镜，滤掉不必要的反射光；太阳镜，照相机的滤光镜，滤掉不必要的反射光；有反射光干扰的橱窗有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏在照相机镜头前加偏振片消除了反射光的振片消除了反射光的干扰干扰大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得l制成偏振摄像镜头、偏光眼镜，观看立体电影

9、。制成偏振摄像镜头、偏光眼镜，观看立体电影。l制作车窗、飞机舷窗。制作车窗、飞机舷窗。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得1、反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振空空气气i玻璃玻璃i部分偏振光部分偏振光反射光反射光中中垂直入射面的分量比例大；垂直入射面的分量比例大；折射光折射光中中平行入射面的分量比例大；平行入射面的分量比例大；入射角入射角i 变变 反射、折射光的偏振度也变。反射、折射光的偏振度也变。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得2、布儒斯特定律、布儒斯特定律1n2nb bi i12n nn ni ib b

10、tgb bi i线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光b bi i布儒斯特角布儒斯特角大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得若：若： n1 =1.00 （空气），（空气），n2 =1.50（玻璃），（玻璃），则：则：056 b bi i034 b bi i空气空气 玻璃玻璃玻璃玻璃 空气空气互余互余玻璃玻璃空空气气056034空空气气034玻玻璃璃056大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得 思考思考 ：玻璃玻璃空空气气b bi ib bi i?bi2 bi总能量的总能量的7.5%大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振

11、光的获得的偏振态线偏振光的获得玻璃片堆起偏玻璃片堆起偏入射自然光入射自然光玻璃片堆玻璃片堆0I b bi i近于线偏振光近于线偏振光I玻璃片堆玻璃片堆大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得3、应用、应用外腔式激光管加布儒斯特窗实现对极化状态的选择外腔式激光管加布儒斯特窗实现对极化状态的选择垂直分量损耗大，不能形成激光，平行分量形成激光。垂直分量损耗大，不能形成激光，平行分量形成激光。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得例例1 1：如果两偏振片堆叠在一起，且两偏振化方向之：如果两偏振片堆叠在一起，且两偏振化方向之间的夹角为

12、间的夹角为60 ，假设二者对光无吸收，光强为，假设二者对光无吸收，光强为I0的的自然光垂直入射在自然光垂直入射在偏振片上，则出射光光强为：偏振片上，则出射光光强为：（A）80I（B）830I（C）40I（D）430I例例2 2：一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂：一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光中倍，那么入射光中自然光与线偏振光的光强比值为自然光与线偏振光的光强比值为 。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振

13、光的获得的偏振态线偏振光的获得例例3 3：自然光从空气射到玻璃的界面上，当入射角为：自然光从空气射到玻璃的界面上，当入射角为6060 时，反射光是完全偏振光，则玻璃的折射率是：时，反射光是完全偏振光，则玻璃的折射率是：（A）31（B）32（C）23（D）3例例4 4：如果从一池静止的水（：如果从一池静止的水（n=1.33）的表面反射的表面反射来的太阳光是来的太阳光是完全偏振光，那么太阳的仰角（如图）完全偏振光，那么太阳的仰角（如图）大致等于大致等于 ，在这反射光中光矢量的方，在这反射光中光矢量的方向向 。 大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得例例5 5：某

14、透明媒质对于空气的全反射临界角为：某透明媒质对于空气的全反射临界角为4545 ，光，光从空气射向此介质时的布儒斯特角是从空气射向此介质时的布儒斯特角是 . .例例6: 6: 一束自然光自空气射向一块平板玻璃一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），如图），设入射角等于布儒斯特角设入射角等于布儒斯特角ib，则在界面，则在界面2的反射光（）的反射光（）i012（A）光强为零；）光强为零；（ B）是完全偏振光且光矢量）是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；的振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量）是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。）是部分偏振光。大学大学物理物理4-6-1光光的偏振态线偏振光的获得的偏振态线偏振光的获得一、光的偏振态一、光的偏振