光学光的偏振

光学光的偏振第一页，共五十三页，2022年，8月28日§13

-9

自然光

偏振光振动方向与传播方向组成的平面光矢量

E

的振动方向对传播方向的不对称性★结论：只有横波才有偏振现象。★偏振：

★偏振态：

★振动面：

光矢量在垂直光传播方向的平面内的振动状态uOHE光矢量振动面第二页，共五十三页，2022年，8月28日一、自然光及其特点没有优势方向自然光的分解光矢量具有环绕传播方向的对称性，垂直光传播方向的平面内，光振动没有优势方向；2.各方向的光矢量振幅相等；3.可用一对独立的、相互垂直的、

振幅相等的光矢量表示。★

自然光的表示方法：“”表示光振动⊥纸面；

“”表示光振动∥纸面。

第三页，共五十三页，2022年，8月28日二、线偏振光线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：—只含某一个固定振动方向的光。★

线偏振光的表示方法：

简称：偏振光亦称：完全偏振光，平面偏振光E播传方向振动面θ第四页，共五十三页，2022年，8月28日三、部分偏振光部分偏振光的分解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、独立的、振幅不等的线偏振光。★

部分偏振光的表示方法：∥纸面的光振动较强⊥纸面的光振动较强—

某振动方向占优势的光·······第五页，共五十三页，2022年，8月28日四、圆偏振光和椭圆偏振光★圆偏振光—光矢量在⊥传播方向的平面内★椭圆偏振光左旋光右旋光端点的轨迹是圆的光。以一定角频率旋转，且光矢量—光矢量在⊥传播方向的平面内端点的轨迹是椭圆的光。以一定角频率旋转，且光矢量第六页，共五十三页，2022年，8月28日五、获得偏振光的方法1.利用晶体的二向色性；二向色性—

吸收一个方向光振动而透过另一个方向光振动的特性2.利用自然光在介质表面的反射和折射；3.利用晶体的双折射；4.利用分子散射；5.利用新型激光。●●●●●●●第七页，共五十三页，2022年，8月28日§13-10

偏振光的获得和检测(起偏和检偏)

一、起偏和检偏1.起偏：使自然光或非偏振光变成线偏振光。2.检偏：检验入射光的偏振性。利用晶体的二向色性4.偏振片的偏振化（透振）方向：透过偏振片的光振动方向3.偏振片：透振方向自然光偏振片线偏振光制成的透明薄片第八页，共五十三页，2022年，8月28日光强

I不变，是什么光？光强

I变，有消光是什么光？光强I

变，无消光是什么光？5.偏振片的起偏和检偏方法I?待检光P⑴起偏⑵检偏偏振片既可作起偏器又可作检偏器。第九页，共五十三页，2022年，8月28日偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化起偏器检偏器●●●●自然光线偏振光第十页，共五十三页，2022年，8月28日偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化起偏器检偏器●●●●自然光线偏振光第十一页，共五十三页，2022年，8月28日偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化起偏器检偏器●●●●自然光线偏振光第十二页，共五十三页，2022年，8月28日偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化起偏器检偏器●●●●自然光线偏振光第十三页，共五十三页，2022年，8月28日两偏振片的偏振化方向相互垂直，光强为零自然光线偏振光起偏器检偏器●●●●第十四页，共五十三页，2022年，8月28日两个偏振片的偏振化方向相互平行，光强最大起偏器检偏器●●●●自然光线偏振光第十五页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第十六页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第十七页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第十八页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第十九页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第二十页，共五十三页，2022年，8月28日自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器●●●●●●自然光线偏振光第二十一页，共五十三页，2022年，8月28日二、马吕斯定律

马吕斯定律（1809）I

—

出射线偏振光强度

I0

—

入射线偏振光强度

—入射偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向的夹角(13-71)IPI0P（理想情况）第二十二页，共五十三页，2022年，8月28日I0I1I0●●●●●●P1P2I0I2=？I0●●●●●●P1P2P3例：当一束自然光相继通过两个透振化方向成600角的偏振片

p1、p2

时，透射光强为I1,若在这两个偏振片之间再插入另一偏振片p3,它的透振方向与前两个偏振片均成300角，则透过p2的光强为多少？第二十三页，共五十三页，2022年，8月28日反射光和折射光的偏振：部分偏振光反射光：⊥入射面的成份多于∥成份；

折射光：⊥入射面的成份少于∥成份。

（随

i变化）部分偏振光

入射光自然光折射光r反射光第二十四页，共五十三页，2022年，8月28日三、布儒斯特定律(课本p.513)

入射光完全偏振光部分偏振光反射光折射光自然光r0

反射光的偏振化程度与入射角有关，当入射角等于某一特定值

i0

时，反射光成为完全偏振光。第二十五页，共五十三页，2022年，8月28日称

起偏振角

或

布儒斯特角。布儒斯特定律—

自然光从折射率为

n1

的介质射向折射率为

n2的介质的界面，当入射角

i

满足成为振动方向⊥入射面的完全偏振光。2.说明：⑴自然光以

i0

入射时，折射光仍为部分偏振光；（其光振动仍为∥入射面的成份多于⊥入射面的成份，其强度比反射光更强。）(13-69)时，反射光

第二十六页，共五十三页，2022年，8月28日⑵入射角为i0

时，反射光⊥折射光；反之，当反射光⊥折射光时，入射角一定是

i0

，反射光一定是完全偏振光。⑶光从真空(或空气)入射到折射率为

n

的透明介质界面上时，

起偏角i0

满足：例：玻璃n

=1.50

，第二十七页，共五十三页，2022年，8月28日利用玻璃片堆产生线偏振光布儒斯特定律的应用：1.反射起偏和检偏2.透射起偏i0接近

线偏振光玻璃片堆第二十八页，共五十三页，2022年，8月28日四光的双折射

(课本p513)1、双折射现象—对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可观察到有

★

寻常光

(简称o光)

★

非常光

(简称e光)o

光和e

光都是线偏振光。CAI大学物理学V3.01）.寻常光和非常光●●●●●●●●●●●自然光ir0reO光e光n2n1—遵守折射定律—不遵守折射定律两束折射光的现象。第二十九页，共五十三页，2022年，8月28日2）.o

光和e

光的特点：⑴

o光和

e

光都是线偏振光；在各向异性的晶体内，o光沿各方向的传播速度相等，e

光沿各方向的传播速度不同。★结论：⑵o光在入射面内，

e

光一般不在入射面内，i

=

0

时，r

可不为0

。i

=

0

时，r

=

0

。常量，常量，

第三十页，共五十三页，2022年，8月28日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第三十一页，共五十三页，2022年，8月28日光光双折射纸面方解石晶体当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转第三十二页，共五十三页，2022年，8月28日光光双折射纸面方解石晶体当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转第三十三页，共五十三页，2022年，8月28日光光双折射纸面方解石晶体当方解石晶体旋转时，o光不动，e光围绕o光旋转第三十四页，共五十三页，2022年，8月28日2、光轴

主平面AB光轴102°1）.光轴

—

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。例：方解石（CaCO3）2）.光轴的特点：⑴光轴是一特殊的“方向”，不是一条直线，凡平行于此方向的直线均为光轴。⑵沿光轴方向v

e

=v

o

。

第三十五页，共五十三页，2022年，8月28日3）.单轴晶体和双轴晶体⑴单轴晶体—

只有一个光轴方向的晶体

⑵双轴晶体—

有两个光轴方向的晶体例：方解石，石英，冰例：云母，硫磺，蓝宝石

4）.主截面—

光轴与晶面法线构成的平面第三十六页，共五十三页，2022年，8月28日第三十七页，共五十三页，2022年，8月28日第三十八页，共五十三页，2022年，8月28日第三十九页，共五十三页，2022年，8月28日第四十页，共五十三页，2022年，8月28日第四十一页，共五十三页，2022年，8月28日第四十二