第2章波的传播3(电磁波 偏振态)

2.4电磁波一.电磁波的特性二.横波与偏振现象三.光源的偏振状态四.偏振状态的(初步)检验五.光在反射折射时的偏振1一.电磁波的特性1.电磁波是横波2.电磁波的速度真空中的速度2一般透明介质的说明：与物质作用的主要物理量是电矢量通常称为光矢量光波折射率为所以3.电磁波的能量能流密度坡印亭矢量在均匀各向同性线性介质中能量密度电磁波的强度对电磁谐波在同一介质中通常把强度直接写成5二.横波与偏振现象对传播方向不对称对传播方向对称机械横波的检验若振动方向平行AB

通若把AB旋90º，则不通横波纵波6只有横波有偏振现象而纵波无偏振问题2.如何检验光的横波性光矢量对传播方向的偏振性在与物质的作用过程中一定有所反映首先---用偏振片检验通光方向通不通偏振片大分子物质对振动方向反映出吸收系数不同通光方向或偏振化方向演示:两个偏振片7形象说明偏振片的原理通光方向腰横别扁担进不了城门81.线偏振光线偏振光的图示也叫面偏振光偏振光完全偏振光三.光源的偏振状态在纸面内振动垂直纸面的振动9一个原子一次发光一定是偏振光如何得到可实用的线偏振光呢?特殊光源——如外腔式激光器更多的途径是从普通光源中获取普通光源的偏振态通常是自然光和部分偏振光102.自然光

普通光源发光：在人们观察的时间内

有无穷次的发光按统计的观点人们观察到的将是：在垂直传播方向的平面内各个方向的光振动全有各个振动方向的强度相等乱是各个振动的无规混杂11在实际应用中将光矢量分解为振幅相等的两个垂直分量视研究的问题决定如何取坐标轴如在从自然光中获取偏振光时偏振片的通光方向就是首选的坐标轴y或x图示各个方向振动全有123.部分偏振光本质上同自然光

但显示出某个方向的振动较强些

通光方向用偏振片检验图示分量占优分量占优13第一如何判别光源的偏振态偏振光的检验三个基本途径原理：二向色性布儒斯特定律双折射第二如何从普通光源中取得偏振光从实用的角度必须解决两大问题14偏振化方向自然光振线偏光偏振片第一种从普通光源中获取偏振光的方法利用偏振片（二向色性）可以获取偏振光15四.偏振状态的(初步)检验所谓初步：

就上述三种偏振态的检验而言实际上还有椭圆和园偏振态

1.装置入射光出射光观察出射光强的变化该偏振片称检偏器偏振片演示:偏振片16入射光出射光观察出射光强的变化2.检验消光不变入射光入射光入射光线偏振自然光部分偏振光强变化173.线偏振光通过偏振片后的光强马吕斯定律

通光方向反映光矢量对传播方向不对称线偏振光18P1S光强I0的自然光通过偏振片后光强变为多少?该偏振片可以从自然光中取得偏振光所以称为起偏器理想偏振片19思考1：两个正交偏振片中间再加一个偏振片，将出现什么现象？PA演示:三个偏振片20

思考2光强为I0的一束自然光,依次通过三个偏振片P1、P2、P3，已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，且偏振片无吸收。设P1和P2的偏振化方向的夹角为θ,若以入射光为轴旋转P2，则通过这三个偏振片后的光强Ｉ是______。当θ为______时,I有最大值______。P1P2P3自然光21五.光在反射折射时的偏振1.现象2.布儒斯特定律3.玻片堆可获得两束线偏振光221.现象自然光入射在两各向同性介质表面观察反射光折射光线的偏振状态23现象1)一般入射角的情况反射光折射光都是部分偏振光

反射光中垂直入射面振动占优折射光中平行入射面振动占优242)特殊入射角的情况两光偏振状态反射光--完全偏振光折射光--部分偏振光反射光线与折射光线垂直(起偏角或布儒斯特角)入射角满足252.布儒斯特定律光在两各向同性介质表面入射时如果入射角与两介质折射率存在下述关系平行入射面的光振动全透过这就是布儒斯特定律26思考：如果入射光中只有垂直入射面的振动分量，则反射光和透射光的偏振状态如何？演示:布氏仪273.玻片堆可获得两束线偏振光28例：偏光镜头橱窗设计