第五章光的偏振

第五章光的偏振第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四线偏振光的表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面二.自然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：···第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期四三.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、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··第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期四右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光

y

yx

z传播方向

/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E

0四.圆偏振光,椭圆偏振光第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期四五.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度It

—部分偏振光的总强度In

—部分偏振光中包含的自然光的强度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0<P<1偏振度的另一种表示：第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期四§5.2偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律一.起偏起偏的原理：利用某种光学的不对称性偏振片微晶型分子型x

yzz线栅起偏器入射电磁波起偏：从自然光获得偏振光起偏器:起偏的光学器件·非偏振光线偏振光光轴电气石晶片··第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期四非偏振光I0线偏振光IP偏振化方向(透振方向)二.马吕斯定律I0IPPE0E=E0cos偏振片的起偏马吕斯定律（1809）——消光···第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期四三.检偏用偏振器件分析、检验光的偏振态I?P待检光思考：

I不变？是什么光

I变，有消光？是什么光

I变，无消光？是什么光第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期四§5.3反射和折射光的偏振一.反射和折射时光的偏振i=i0时，反射光只有S分量i0

—布儒斯特角或

起偏角i0

+r0=90O由

有—布儒斯特定律(1812年)·······n1n2iir·自然光反射和折射后产生部分偏振光·····n1n2i0i0r0线偏振光··S起偏振角···第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期四若n1

=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)，则：二.玻璃片堆起偏和检偏

1.起偏当i=i0时自然光从空气→玻璃············i0(接近线偏振光)··················2.检偏...玻璃片堆第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期四§5.4光在晶体中的传播,双折射···

方解石oe一.双折射的概念1.双折射n1n2irore(各向异性媒质)自然光o光e光2.寻常光和非寻常光o光:遵从折射定律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。···第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四3.晶体的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。例如，方解石晶体(冰洲石)AB光轴102°

光轴是一特殊的方向,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：有两个光轴的晶体第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期四4.主平面和主截面主平面：晶体中光的传播方向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····主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。二.晶体的主折射率，正晶体、负晶体光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,光的传播速度也不同。第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期四························vot光轴光轴vetvoto光:e光:

n0，ne称为晶体的主折射率正晶体:ne>no负晶体:ne<no子波源votvet光轴votvet光轴

正晶体

(vo>ve)

负晶体(vo<ve)子波源(e<o)(e>o)第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期四三.单轴晶体中光传播的惠更斯作图法(e>o)1.光轴平行晶体表面，自然光垂直入射····

eoeo光轴晶体····

o,e在方向上虽没分开，但速度上是分开的。2.光轴平行晶体表面，且垂直入射面，自然光斜入射····晶体光轴ir0reo

········oΔteΔteo

ecΔt第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期四3.光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射······o

e晶体光轴····

e方解石光轴······o

eo此时e光的波面不再与其波射线垂直了第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期四§5晶体光学器件一.晶体起偏器件

1.晶体的二向色性、晶体偏振器某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，这叫晶体的二向色性电气石····光轴e光电气石光轴可产生线偏振光第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期四2.偏振棱镜偏光镜:格兰─汤姆孙棱镜偏光分束镜:沃拉斯顿棱镜············光轴光轴方解石方解石加拿大树胶

(n=1.55)oe吸收涂层i光轴的取向使o光、e光对应的恰是no、ne

。no(1.6584)＞n(1.55)＞ne(1.4864)·12方解石方解石·······oe光轴光轴·方解石n0＞ne第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期四二.晶体相移器件，圆和椭圆偏振光的起偏1.晶片─相位延迟片晶片是光轴平行表面的晶体薄片。ydxAAoAe线偏振光光轴λ

通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差：AAoAe光轴P

振幅关系第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期四从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。时为圆偏振光

2.波（晶）片

(1)四分之一波片——线偏振光→圆偏振光——线偏振光→线偏振光从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期四——线偏振光→椭圆偏振光(2)二分之一波片使线偏振光振动面转过2角度A0入A0出A入A出Ae入=Ae出入光轴(3)全波片三.椭圆与圆偏振光的检偏用四分之一波片和偏振片P可区分出自然光和圆偏振光或部分偏振光和椭圆偏振光第二十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四四分之一波片圆偏振光自然光自然光线偏振光偏振片（转动）线偏