7光的偏振课件

光的偏振第7章光的偏振第7章1一、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。偏振:

波的振动方向相对传播方向的不对称性。光矢量振动面v0HE光的偏振态:光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。7.1自然光和偏振光一、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面2普通光源中同一时刻有许多原子同时发光，其波列相互独立，振动方向、初位相任意，在观察时间（远大于原子发光时间）内，光矢量沿各个方向振幅相等，这样的光称为自然光。如果用某种方法滤去其他方向的光振动，只留下某一方向的光振动，这样的光称为完全偏振光或线偏振光。如果只滤去部分其他方向的光振动，仍然留下某一方向的全部光振动，这样的光称为部分偏振光。普通光源中同一时刻有许多原子同时发光，其波列相互独立，振动方3二、自然光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：光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。二、自然光一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、4二、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动垂直板面二、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方5四、部分偏振光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。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··四、部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直6起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。检偏：检查入射光的偏振性。透光轴方向自然光偏振片线偏振光一、偏振片的起偏和检偏将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。7.2起偏和检偏马吕斯定律起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。检偏：检查入7.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，8.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，9.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，10.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，11.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，12.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，13.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，14.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，15.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光16.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变17.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变18.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变19.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变20.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变21.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变22.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变23二.马吕斯定律-----线偏振光的振动方向与检偏器的透光轴方向之间的夹角。如果入射线偏振光的光强为I0，透过检偏器后，透射光的光强I为二.马吕斯定律-----线偏振光的振动方向与检偏器的透光24例使自然光通过两个透光轴方向相交60º的偏振片，透射光强为I1，今在两偏振片之间插入另一与前两偏振片夹角30º的偏振片，问透射光强为多少？若将该偏振片放在前两块偏振片之后，方位不变，透射光强又是多少？通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强例使自然光通过两个透光轴方向相交60º的偏振片，透射光强为I25通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强再插入一片偏振片后：通过第三片偏振片后的光强若将该偏振片放在前两块偏振片之后，方位不变，透射光强是通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强再插入一片偏26自然光部分偏振光反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光7.3反射和折射时光的偏振布儒斯特定律自然光部分反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分27反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一特定值i0且满足这时反射光成为线偏振光。布儒斯特定律自然光线偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角垂直入射平面反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于28利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得29例如图，三种透明介质n1=1.00、n2=1.43、n3，各界面相互平行，一束自然光入射后，在两个界面上的反射光都是线偏振光，问入射角i和折射率n3是多少？根据布儒斯特定律n1n2n3i此折射角a等于介质2、3界面上的入射角设在介质2中折射角为aa例如图，三种透明介质n1=1.00、n2=1.43、n3，各30一、双折射现象寻常光和非常光对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。寻常光线(o光)-----遵守折射定律非常光线(e光)-----不遵守折射定律o光和e光都是线偏振光。7.4光的双折射一、双折射现象寻常光和非常光对于各向异性晶31光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石32光光双折射当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转纸面方解石晶体光光双当方解石晶体旋转时纸面方解石33光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石34光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石35二、晶体的光轴与光线的主平面当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。“光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。凡平行于此方向的直线均为光轴。单轴晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体AB光轴102°二、晶体的光轴与光线的主平面当光在晶体内沿某个特殊36主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的主平面o光光轴o光的主平面····o光的振动面垂直于o光的主平面e光的振动面在e光的主平面内主截面：由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面。主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的o37寻常光o光与非常光e光的区别：o光遵守折射定律，它在晶体内沿各个方向传播的折射率为一常数（对某一单色光），折射面与入射面共面；光振动垂直自己的主平面。e光不遵守通常的折射定律，其折射率随入射角改变而改变，折射面与入射面不一定共面。光振动在自己的主平面内。在光轴方向，o光与e光具有相同的速率。当入射光在主截面内时，o光与e光的主平面重合，其振动方向相互垂直。（最简单的模型）寻常光o光与非常光e光的区别：38一、椭圆偏振光与圆偏振光....通过d后，位相差*7.5偏振光的干涉一、椭圆偏振光与圆偏振光....通过d后，位相差*7.539四分之一波片二分之一波片通过晶片后的光成为圆偏振光通过晶片后的光成为线偏振光，振动方向旋转900。四分之一波片二分之一波片通过晶片后的光成为圆偏振光通过晶片后40二、偏振光干涉....透光轴相互垂直振幅相等的相干光是一对二、偏振光干涉....透光轴相互垂直振幅相等的相干光是一对41光强决定于两束光的总位相差第一项为两光通过晶片产生的位相差第二项是由于方向相反引起的附加位相差干涉的明暗条件色偏振光强决定于两束光的总位相差第一项为两光通过晶片产生的位相差干42三、人为双折射现象某些晶体在受到外界作用时失去各向同性的性质，也呈现双折射现象。1、光弹性效应——应力双折射在机械应力作用下，显示光学各向异性两偏振光通过厚度为d介质后产生的位相差三、人为双折射现象某些晶体在受到外界作用时失去各向同性的性质432、克尔效应——电致双折射在强电场作用下，使分子定向排列，获得各向异性应用：光开关..透光轴相互垂直2、克尔效应——电致双折射在强电场作用下，使分子定向排列，获44线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为振动面的旋转，也称旋光现象。..未放置C，P2后视场黑暗放置C后，旋转P2一定角度，视场又变黑暗*7-6

旋光现象线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光的振动面将旋转一定451、不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同方向旋转。右旋物质左旋物质2、振动面的旋转角与波长有关，波长给定则与旋光物质的厚度d有关。3、偏振光通过糖溶液、松节油时，振动面的旋转角1、不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面右旋物质左旋46光的偏振第7章光的偏振第7章47一、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。偏振:

波的振动方向相对传播方向的不对称性。光矢量振动面v0HE光的偏振态:光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。7.1自然光和偏振光一、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面48普通光源中同一时刻有许多原子同时发光，其波列相互独立，振动方向、初位相任意，在观察时间（远大于原子发光时间）内，光矢量沿各个方向振幅相等，这样的光称为自然光。如果用某种方法滤去其他方向的光振动，只留下某一方向的光振动，这样的光称为完全偏振光或线偏振光。如果只滤去部分其他方向的光振动，仍然留下某一方向的全部光振动，这样的光称为部分偏振光。普通光源中同一时刻有许多原子同时发光，其波列相互独立，振动方49二、自然光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：光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。二、自然光一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、50二、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动垂直板面二、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方51四、部分偏振光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。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··四、部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直52起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。检偏：检查入射光的偏振性。透光轴方向自然光偏振片线偏振光一、偏振片的起偏和检偏将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。7.2起偏和检偏马吕斯定律起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。检偏：检查入53.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，54.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，55.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，56.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，57.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，58.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，59.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，60.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，61.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光62.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变63.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变64.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变65.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变66.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变67.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变68.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变69二.马吕斯定律-----线偏振光的振动方向与检偏器的透光轴方向之间的夹角。如果入射线偏振光的光强为I0，透过检偏器后，透射光的光强I为二.马吕斯定律-----线偏振光的振动方向与检偏器的透光70例使自然光通过两个透光轴方向相交60º的偏振片，透射光强为I1，今在两偏振片之间插入另一与前两偏振片夹角30º的偏振片，问透射光强为多少？若将该偏振片放在前两块偏振片之后，方位不变，透射光强又是多少？通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强例使自然光通过两个透光轴方向相交60º的偏振片，透射光强为I71通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强再插入一片偏振片后：通过第三片偏振片后的光强若将该偏振片放在前两块偏振片之后，方位不变，透射光强是通过第一片偏振片后的光强通过第二片偏振片后的光强再插入一片偏72自然光部分偏振光反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光7.3反射和折射时光的偏振布儒斯特定律自然光部分反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分73反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一特定值i0且满足这时反射光成为线偏振光。布儒斯特定律自然光线偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角垂直入射平面反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于74利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光利用玻璃片堆产生线偏振光i0(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得75例如图，三种透明介质n1=1.00、n2=1.43、n3，各界面相互平行，一束自然光入射后，在两个界面上的反射光都是线偏振光，问入射角i和折射率n3是多少？根据布儒斯特定律n1n2n3i此折射角a等于介质2、3界面上的入射角设在介质2中折射角为aa例如图，三种透明介质n1=1.00、n2=1.43、n3，各76一、双折射现象寻常光和非常光对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。寻常光线(o光)-----遵守折射定律非常光线(e光)-----不遵守折射定律o光和e光都是线偏振光。7.4光的双折射一、双折射现象寻常光和非常光对于各向异性晶77光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石78光光双折射当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转纸面方解石晶体光光双当方解石晶体旋转时纸面方解石79光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石80光光当方解石晶体旋转时o光不动，e光围绕o光旋转双折射纸面方解石晶体光光当方解石晶体旋转时双纸面方解石81二、晶体的光轴与光线的主平面当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。“光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。凡平行于此方向的直线均为光轴。单轴晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体AB光轴102°二、晶体的光轴与光线的主平面当光在晶体内沿某个特殊82主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的主平面o光光轴o光的主平面····o光的振动面垂直于o光的主平面e光的振动面在e光的主平面内主截面：由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面。主平面：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面。e光光轴e光的o83寻常光o光与非常光e光的区别：o光遵守折射定律，它在晶体内沿各个方向传播的折射率为一常数（对某一单色光），折射面与入射面共面；光振动垂直自己的主平面。e光不遵守通常的折射定律，其折射率随入射角改变