光学课件：5-1光的偏振 马吕斯定律

1、5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律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 .机械横波与纵波的区别机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝机械波穿过狭缝5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律一自然光一自然光 偏振光偏振光 自然光自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量，若在所有可能的方向上的振幅都相等向的光矢量，若在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称），这样的光叫自然光（轴对称），这样的光叫自然光 . 自然光以两互相自然光以两互相垂直垂直的互

2、的互为独立的为独立的 （无确定无确定的的相位相位关关系）振幅相等的光振动表示系）振幅相等的光振动表示 , 并各具有并各具有一半一半的振动能量的振动能量 .符号表示符号表示vE注意注意 各光矢量间无固定的相位关系各光矢量间无固定的相位关系 . 二二互相互相垂直方向是任选的垂直方向是任选的 .5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 偏振光偏振光（线偏振光）（线偏振光）符号表示符号表示 部分偏振光部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方：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向上的光振动占优势的光为部分偏振光 .符号表示符号表示光振动只沿某一固定

3、方向的光光振动只沿某一固定方向的光 .振动面振动面vE5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 起起 偏偏二偏振片的起偏与检偏二偏振片的起偏与检偏 二向色性二向色性 : 某些物质（如：流酸金鸡钠碱晶某些物质（如：流酸金鸡钠碱晶体）能吸收某一方向的光振动体）能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向而只让与这个方向垂直的光振动通过垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性这种性质称二向色性 . 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 ： 当自然光照射在偏振片上时，当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过

4、，这个方向叫此偏振它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片的偏振化方向 .021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器起偏器5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律检偏器检偏器 检检 偏偏起偏器起偏器5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律利用偏振片检偏的结果：利用偏振片检偏的结果：通过检偏器的光强通过检偏器的光强是由是由“明明暗暗明明”逐渐变化的逐渐变化的.检偏器检偏器在在360度旋转过程中，通过的光强度旋转过程中，通过的光强将按将按“明明暗暗明明暗暗明明”发生变化发生变化.强度为强度为I0的偏振光，的偏振光，通过检偏器通过检

5、偏器前后前后（无（无吸收）光强关系如何？吸收）光强关系如何？ 偏振片即是起偏器又可用于检测偏振光而偏振片即是起偏器又可用于检测偏振光而成为检偏器成为检偏器.5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律NM三马吕斯定律三马吕斯定律（1880 年）年）E0Ecos0EE 2020EEII检偏器检偏器起偏器起偏器0IIE0ENM20cosII 马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 的偏振的偏振光通过检偏振器后光通过检偏振器后, 出射光的强度为出射光的强度为0I5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律 例例1 有两个偏振片有两个偏振片,一个用作起偏器一个用

6、作起偏器, 一个用作检一个用作检偏器偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为当它们偏振化方向间的夹角为 时时 , 一束单色一束单色自然光穿过它们自然光穿过它们, 出射光强为出射光强为 ; 当它们偏振化方向间当它们偏振化方向间的夹角为的夹角为 时时, 另一束单色自然光穿过它们另一束单色自然光穿过它们 , 出射光出射光强为强为 , 且且 . 求两束单色自然光的强度之比求两束单色自然光的强度之比 .30601I2I21II 10I20I解解 设两束单色自然光的强度分别为设两束单色自然光的强度分别为 和和 . 经过起偏器后光强分别为经过起偏器后光强分别为 和和 .220I210I经过检偏器后经过检偏器后30

7、cos22101II 60cos22202II 3160cos30cos22201021IIII5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律212cosII 3p1p0I0I1I3p2p1p2I3I2p3p1p0121II 20cos2I 在两块正交偏振片在两块正交偏振片 之间插入另一块偏之间插入另一块偏振片振片 ，光强为，光强为 的自然光垂直入射于偏振片的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动讨论转动 透过透过 的光强的光强 与转角的关系与转角的关系 .I31p,p2p2p3p0I1p讨论讨论5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律)2(cos223 II202cos2II 220223sincos21sinIII2sin81203II 若若 在在 间变化，间变化， 如何变化如何变化？203I0,23, ,2, 03I8,47,45,43,403II 0I1I3p2p1p2I3I2p3p1p5 - 1 5 - 1 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律讨论讨论 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它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，若以此光束为轴转动偏振片，测垂直通过一偏振片，若以此光束为轴转动偏振片，测得透射光强的最大值是最小值的得透射光强的最大值是最小值的5倍，则入射的自然倍，则入射的自然光强和线偏