光的偏振课件

1、第五章 光的偏振5.1 自然光与偏振光第五章 光的偏振5.2 线偏振光与部分偏振光5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象5.4 光在晶体中的波面5.5 光在晶体中的传播方向5.6 偏振器件5.7 椭圆偏振光与圆偏振光5.8 偏振态的实验检验5.9 偏振光的干涉5.1 自然光与偏振光横波波的振动方向与传播方向相互垂直。纵波波的振动方向与传播方向相同。波的振动方向对传播方向具有对称性。波的振动方向对传播方向没有对称性偏振一、光的偏振性光的偏振态在垂直于光传播方向的平面内光矢量 的振动状态。线偏振光E播传方向振动面面对光的传播方向看线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：EEyEx yx线偏振光的表示法：

2、光振动垂直板面光振动平行板面二. 自然光与偏振光没有优势方向自然光的分解 一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光的表示法：5.2 线偏振光与部分偏振光一、由二向色性产生平面偏振光1. 二向色性对相互垂直的振动的具有不同吸收本领的特性。偏振片起偏器用来产生线偏振光检偏器用来检验偏振光2. 马吕斯定理P2A1P2 A 2= A1cos马吕斯定律（1809） 消光线偏振光 I1 P1 透振方向非偏振光I0书P215页，例5.1将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置如图所示，然后将强度为I1的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射到P1上，从P1透射后又入射到偏振片

3、P2上，试问：（1）P1不动，将P2以光线为轴转动一周，从系统透射出来的光强将如何变化？（2）欲使从系统透射出来的光强最大，应如何放置P1和P2？P2自然光I1线偏振光 I2P1 透振方向解：已知自然光强I1，线偏振光光强I2，设线偏振光振动方向与P1透振方向夹角为则，经P1后透射光强为经P2后透射光强为（2）由（1）中讨论可知，当=0，180且=0时，系统光强最大。先固定P1，转动P2使透射光强达到最大；然后同步转动P1和P2，使透射光强达到最大即可。（1）将P2转动一周，可得时，光强最大时，光强最小二、反射光的偏振态1. 布儒斯特角当rp=0 即反射光中无平行分量， 成为平面偏振光。用i1

4、0表示i10布儒斯特角p分量振动方向平行于入射面s分量振动方向垂直于入射面n1n2i10i1i2S 分量P 分量 2. 部分偏振光平面偏振光+自然光表示法：最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合，分解非相干平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强天空的散射光和水面的反射光就是这种部分偏振光，它可以分解如下：自然光不以布儒斯特角入射：自然光反射和折射后成为部分偏振光n1n2i1i1i2S 分量P 分量实验上很难以准确的布儒斯特角入射，使反射光成平面偏振光。一般用玻璃堆，使透射光成平面偏振光。例：若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，则： 利用玻璃堆获得偏振光：一

5、次反射空气玻璃： 玻璃空气：互余i0(接近线偏振光)玻璃片堆布儒斯特窗M反射镜G反射玻璃1B2Bibibib称为布儒斯特窗在来回反射的光路中恰当插入两片玻璃也可获得透射的完全偏振光为提高激光的输出功率，在有些激光器中也采用布儒斯特角的装置例题：画出下列图中的反射光、折射光以及它们的偏振状态。3. 偏振度偏振度自然光 P = 0线偏振光 P = 1部分偏振光0P1书P.217例5.2通过偏振片观察一束部分偏振光。当偏振片由对应透射光强最大位置转过60时，其光强减为一半。试求这束部分偏振光的强度之比和光束的偏振度。解：设部分偏振光分为自然光强为In和强度为Ip的线偏振光的叠加。经偏振片P后透射光强

6、最大为(=0)PIp偏振片转动60 (=60)后透射光强为由题意，即整理得，偏振度5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象一、双折射现象2.寻常（o）光和非寻常（e）光自然光入射到各向异性介质中，折射光分成两束的现象。1. 双折射in1n2rore(各向异性介质)自然光o光e光o光 ： 遵从折射定律o光折射线在入射面内。e光 ： 一般不遵从折射定律e光折射线也不一定在入射面内。象折射现双折射现方解石晶体CaCO3纸面双折射会映射出双像：光光双折射纸面方解石 晶体光光双折射纸面方解石 晶体光光双折射纸面方解石 晶体光光双折射纸面方解石 晶体光光双折射纸面方解石 晶体 o光的像e光的像当方解石晶体旋转

7、时o 光的像不动，e光的像围绕 o 光的像旋转。二、光轴、主平面和主截面 特定的方向，晶体中光沿这个方向传播时，不发生双折射现象。例如，方解石晶体（冰洲石） 由钝隅引出的与三个棱边成等角的方向就是光轴。AB10278沿此方向的直线均为光轴。1. 光轴沿光轴方向传播 n()=no沿垂直于光轴方向传播 n()=nen()为e光的折射率光轴单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石、石英。双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋、硫磺、黄玉。2. 主平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面o光光轴o光的主平面e光光轴e光的主平面叫该光线的主平面。o光的振动面垂直于o光的主平面e光的振动面平行于e光的主平面一

8、般， o光与e光的主平面不重合。如果光轴在入射面内，两主平面重合，则o光与e光的振动方向相互垂直。注：若光线的入射面与主截面重合，则它们的主平面互相重合，也和主截面及入射面重合晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。3主截面注：若两平面夹角很小，常常将o光与e光的振动方向 看作近似垂直。三、 o光与e光的相对光强1. 自然光入射光轴 e方解石oI考虑垂直入射的特殊情况（光轴在入射面内）2. 线偏振光入射AeAo（底面投影图）以入射光为轴旋转晶体，主截面随之转动，即改变。 =0 ，I0=0, Ie=I =90，I0=I ,Ie=0书P225页，例5.4强度为I的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到另一块完全相同的晶体上。两块晶体的主截面之间的夹角为，试求当分别等于30和180时，最后透射出来的光束的相对强度（不考虑反射、吸收等损失）。解：经第一块晶体后：经第二块晶