光波的偏振课件

光波的偏振PolarizationofLightWaves第1节偏振光与自然光

PolarizedLightandNaturalLight1.光的偏振现象偏振是横波特有的现象，如机械横波：缝阑转90o后波不能通过——偏振现象光波也是横波!演示实验1：

观察太阳光,看到偏振片透明,将偏振片转过900后,是横波吗？情况不变?偏振片偏振化方向1演示实验2：偏振片B透光偏振片B无透光（消光现象）B

绕光线旋转，光强发生变化说明了光波是横波！问题：如何解释实验1、2？22.自然光与偏振光偏振光线偏振（完全偏振）部分偏振

椭圆（圆）偏振（1）线偏振光

光波的振动方向只有一个方向（2）部分偏振光Þ光振动方向与画面平行光振动方向与画面垂直部分偏振光3各个振动方向都有，但有一个方向占优势。（3）椭圆（圆）偏振光振动矢量的大小、方向都随时间变化Þ椭圆偏振光圆偏振光振动矢量的大小不变、方向随时间变化Þ4（4）自然光

自然光可分解为两个垂直的、振幅相等的独立光振动。自然光的光路5实际的光源是大量原子发出自然光,包含着无数多个振动方向，但机会均等。Þ实验1：实验2:偏振片透光偏振片不透光B绕光线旋转光强发生变化偏振片透光绕光线转90º情况不变现在可以解释实验1、2了。这是因为入射光是自然光。

入射到B片的光是偏振光时,光的横波特性表现出来了。6第2节

通过选择吸收产生偏振马吕斯定律

PolarizationbySelectedAbsorbing

MalusLaw1.通过选择吸收产生偏振利用选择吸收获得线偏振光起偏器检偏器偏振片有起偏与检偏作用偏振化方向7

2.马吕斯定律研究透射光的强度2º

由马吕斯定律知注意——马吕斯定律1º

若自然光入射前的强度是I0,则过a后的强度

是

I0

28例1.已知a

c,b以角速度

转动,自然光入射强度为I0

，求：出射光的I=?圆频率=？Imax=?解：I的变化圆频率为4

9

第3节

由反射产生偏振

PolarizationbyReflection

1.反射光的偏振部分偏振光完全偏振光马吕斯发现：自然光反射时,可以产生部分偏振光或完全偏振光。当i=

i0时,反射光为完全偏振光,i0叫“起偏角”。1011122.布儒斯特定律起偏角反射光是完全偏振光时，

实验证明：——布儒斯特定律13线偏振光部分偏振光自然光讨论：当光以iB入射时，无反射光，你能对入射光作出什么结论？例2：求玻璃的起偏角？布儒斯特定律的实质：是线偏振光，且平行入射面。E的平行分量在iB角入射时,不反射全部透射。设n1=1,n2=1.5则14应用：例如激光器中的布儒斯特窗2º

可测不透明媒质折射率3º

若反射光是部分偏振光，利用偏振片可消去大部分反射光（如镜头前加偏振片、偏光望远镜等）。最后得到的线偏振光布儒斯特窗1º

可由反射获得线偏振光153.折射光的偏振态利用玻璃片堆产生完全偏振光i0i016第4节双折射

DoubleRefraction1.晶体对光的双折射现象o光：寻常光线,遵循折射定律e光：非常光线,不遵循折射定律 方解石CaCO3172.双折射现象产生的原因对o光：一个折射率对e光：无数个折射率但CaCO3等类各向异性晶体CaCO3

各向同性的介质各方向对光的折射率n相同，不产生双折射。3.几个概念（1）晶体的光轴（2）晶体的主截面（3）光线的主平面是一个特殊的方向，沿着此

方向传播的光不发生双折射。光线光轴18注意：重点研究1º

o光e光的主平面不一定相同o光的振动方向

o光的主平面e光的振动方向//e光的主平面*

入射光在主截面内*主平面、主截面为同一平面*

o光振动方向

e光振动方向2º

主平面、主截面不一定相同。19（4）正晶体负晶体负晶体no

常数在垂直于光轴的方向上：(min)(max)neveÞne

(min)晶体的主折射率ne变化负晶体正晶体204.用惠更斯原理解释双折射现象ooo光轴21双折射的几种情况重要！22这种特殊情况下o光、e光都可用折射定律.光轴235.

利用双折射获得线偏振光（1）尼科尔棱镜方解石加拿大树胶（2）格兰——汤姆逊棱镜（略，出射o光）e（用方解石粘结而成,出射e光）eo24

为任意值,合振动的轨迹为一般椭圆

第5节波晶片偏振光的干涉

WavePlateInterferenceofPolarizedLights1.椭圆偏振光与圆偏振光的产生回顾两个互相垂直的机械振动的合成为直线为椭圆为正椭圆,k为偶数振动方向不变,k为奇数振动方向改变2

。A1=A2为圆.25若

相同,

恒定,振动方向互相垂直,且合振动为任一椭圆正椭圆圆1º

自然光在双折射晶体中产生的o光、e

光迭加，能否产生椭圆偏振光？2º

由线偏振光在双折射晶体中分成的o光、e光可

能产生椭圆偏振光.从双折射晶体中出射的o光

e光有恒定位相差。对光振动：不能！出射光仍为自然光。注意o26*

k

时晶片出来的光是椭圆偏振光，

*

=k

时(k=1,2…)仍为线偏振光。AAoAe

a光轴主平面

=45°时，Ae=Ao

，是圆偏振光。o光e光从b面出射时,光程差和位相差分别为：272.波晶片（1）

/2

波片：晶片的厚度d,使光程差为

/2符合线偏振光入射

/2

波片时,出来（2）

/4

波片：光程差符合线偏振光入射

/4

波片时,出来是（1/2波片,1/4波片）仍是线偏振光。椭圆偏振光。282º

自然光与部分偏振光两垂直成分无恒定相位差,

而椭圆和圆偏振光两垂直成分有恒定相位差。4º

椭圆与圆偏振光（长轴或短轴平行于1/4波片的

光轴时）经1/4波片后,两垂直成分位相差为1º

/2

波片、

/4

波片是对一定的

而言的。3º

自然光、部分偏振光通过

/2

、

/4

波片仍然是

自然光或部分偏振光。出射的是线偏振光。注意293.偏振光的干涉研究在同一平面上振动的两偏振光的干涉

偏振片P2附加位相差

从C出射的o光、e光通过P2后才会产生干涉。从C出射的o光,e光能否产生干涉？（1）P1、P2

两偏振片的偏振化方向互相垂直放置不能！o、e光振动方向互相垂直，不是相干光。负晶体30*晶面上o光、e光的位相相同。*从晶体中出来后,o光、e光的位相差：*偏振片P2

附加位相差

=31（2）P1、P2两偏振片的偏振化方向平行放置取决于晶体板带来的位相差由于

在白光的照射下,对同一晶板,在正交系统中出现的颜色与平行系统中出现的颜色互补

——色偏振现象注意=总32

例3.在两个偏振化方向互为正交的偏振片P1、P2

之间放进厚度为d=1.713×10-4m晶体片,此晶

片的光轴平行于晶片表面而且与P1、P2的偏振

化方向皆成45o角,以

=589.3nm的自然光垂直入射到P1上,该晶体对此光的折射率no=1.658,

ne=1.486.（1）说明1、2、3区域光的偏振态。（2）求3区域光强与入射光强I0之比。（3）若晶片C

的光轴与晶片表面垂直,再次求3区域光强与入射光强I0之比。（4）若P1//P2，以上情况如何？33解：2区域光的偏振态取决于

符合

=k3区域光的偏振态k为偶数,偏振方向不变,偏振态与1区域相同因相消干涉：（1）1区域光的偏振态（2）3区域光强与入射光强I0

之比34区域1的线偏振光沿光轴透过晶片，请同学们自己讨论!解：（3）晶片C

的光轴与晶片表面垂直（4）若P1//P2，无双折射，偏振方向不变，P2也无附加光程差，无光透过。35例4.用一块偏振片和一块

/4

波片去鉴别：自然

光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光与椭

圆偏振光。（1）先用一偏振片,光通过转动的偏振片后为部分偏振光或椭圆偏振光为自然光或圆偏振光光强不变光强改变解：（无消光）（2）再用

/4

波片及偏振片,进一步鉴别：36注：在判别“椭圆偏振光”时,先利用偏振片使椭圆的长轴(或短轴)与波片的光轴重合。自然光圆偏振光光强不变光强变,无消光部分偏振光椭圆偏振光光强变,有消光光强变,有消光37例5.杨氏双缝干涉实验中,加三个偏振片,偏振化

方向为P2

P1，

P0

与