偏振光的产生与检验

1、11 -8 偏振光的产生与检验偏振光的产生与检验E E没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解 一束自然光可分解为两束振一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。相干的线偏振光。yxEE yxIII 自然光自然光：在垂直于光传播方向的平面上，各方向光矢量（光振动振幅）相等的光。一、自然光、偏振光一、自然光、偏振光图示法：图示法：2.2.线偏振光线偏振光：只有一个固定方向上存在光振动。E播播传传方方向向振振动动面面图示法：图示法：光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面 面对光的传播方向看面对光的传播方向看3部分偏振光

2、部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，各方向的光振动都存在，但他们的振幅不相等。部 分 偏部 分 偏振光振光部 分 偏 振部 分 偏 振光的分解光的分解图示法：图示法： 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。的、不相干的线偏振光。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二、二、 起偏和检偏起偏和检偏偏振片偏振片（二向色性）：只让自然光中某一方向上的光通过，其他方向的光全部被吸收，能够起这种作用的光学元件叫偏振片。表示偏振化方向 起偏的原理起偏的原理：利用某些材料在光学性利用

3、某些材料在光学性 质上的各向异性。质上的各向异性。起偏器：起偏器： 能够产生线偏振光的光学器件。021II 偏振片偏振片微晶型微晶型电气石晶片电气石晶片非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴分子型分子型x yzz 入射入射电磁波电磁波线栅起偏器线栅起偏器检偏器：检偏器：能够检验一束光是否是线偏振光的光学元件。 I 不变不变待检光是什么光待检光是什么光 I 变，有消光变，有消光待检光是什么光待检光是什么光 I 变，无消光变，无消光待检光待检光是什么光是什么光 检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态P I0IP E0 E=E0cos 三、三、 马吕斯定律马吕斯定

4、律, 2 0 0EI 20cosII 0max0III ， 02 I， 马吕斯定律马吕斯定律消光消光 2 2 0 2 cos EEI P E0 E=E0cos 例题例题1 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成30300 0角时，观测一光源，又在成角时，观测一光源，又在成60600 0角时，观察同一位置处的另一光源，两角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。解解 : : 令令I I1 1和和I I2 2分别为两光源照到起偏器

5、分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为别为I I1 1/2/2和和I I2 2 /2 /2。按照马吕斯定律，透。按照马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为过检偏器后光的强度为60cos22212II 所以所以30cos21211II 但按题意但按题意21II 60cos30cos2221II 即即3130cos60cos43412221 II1P2P030四、四、 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振自然光反射和折射自然光反射和折射后产生部分偏振光后产生部分偏振光n1n2i irn1n2i0i0r0线偏振光线偏振光S自然光以自然光以 入射

6、后反入射后反 射光为完全偏振光射光为完全偏振光 起偏振角起偏振角0i0i五、五、 布儒斯特定律布儒斯特定律实验证明：实验证明：i = i0 时，反射光只有时，反射光只有S分量分量i 0 布儒斯特角或布儒斯特角或 起偏角起偏角并且并且 i0 +r0 = 90O 由由 020201cossinsininrnin有有 布儒斯特定律布儒斯特定律21120tgnnnin1n2i0i0r0线偏振光线偏振光S 对空气与玻璃组合的情况对空气与玻璃组合的情况n n1 1 =1.00 (=1.00 (空气空气),),若若n n2 2 =1.50 =1.50 ( (玻璃玻璃) )，则：，则：互互余余空空气气玻玻璃璃

7、玻玻璃璃空空气气 423350.100.1tg 185600.150.1tg1010ii 玻璃片堆：用以增大反射光的强度和折射光玻璃片堆：用以增大反射光的强度和折射光 的偏振化程度。的偏振化程度。当当i i = =i i0 0时，反射光强度时，反射光强度I I和反射光的强度和反射光的强度I I 之比为之比为)(sin21 020riII自然光从空气自然光从空气玻璃玻璃%7 0IIi0( (接近线偏振光接近线偏振光) ) 玻璃片堆玻璃片堆5.1 5.1 玻璃片堆玻璃片堆 5.2 5.2 玻璃片堆玻璃片堆检偏检偏若反射光光强不变则入射光是若反射光光强不变则入射光是自然光自然光若反射光光强变且有消光

8、则入若反射光光强变且有消光则入射光是线偏振光射光是线偏振光i0 若反射光光强变且无消光则入若反射光光强变且无消光则入射光是部分偏振光射光是部分偏振光 让待检光以布儒斯特角让待检光以布儒斯特角 入射到界面上，以入射入射到界面上，以入射线为轴旋转界面（保持线为轴旋转界面（保持 不变）不变）0i0ii ( (接近线偏振光接近线偏振光) )六、光的双折射六、光的双折射1、 寻常光和非常光寻常光和非常光 一束入射光经某些一束入射光经某些晶体折射后可分成两束晶体折射后可分成两束光线的现象称为光线的现象称为双折射。双折射。 实验表明，双折射现象中的两束折射光线都是实验表明，双折射现象中的两束折射光线都是线偏

9、线偏振光，振光，分别称为寻常光和非常光分别称为寻常光和非常光。双折射现象双折射现象 注：注：产生偏振光的方法有三种，光通过偏振片、折射和反射、双折射可以产生偏振光。n1n2irore(各向异各向异性媒质性媒质)自然光自然光o光光e光光寻常光（寻常光（o o光）：光）： 遵从折射定律遵从折射定律orninsinsin21 非常光（非常光（e e光）光） : :一般不遵从折射定律一般不遵从折射定律constriesinsin注意：注意：e e 光折射线也不一定在入射面内。光折射线也不一定在入射面内。11-9 旋光现象旋光现象1、旋光现象：、旋光现象：偏振光通过某些透明物质后，光矢量以传播方偏振光通过某些透明物质后，光矢量以传播方 向为轴线发生旋转。向为轴线发生旋