偏振及综合课件

一、偏振现象偏振：波振动对传播方向非对称分布纵波：非偏振横波：偏振区分二者的标志光矢量：电磁波中的电场E分量称为光矢量电磁波是横波，光矢量与光的传播方向始终垂直二.光的偏振态：光矢量的某一确定的振动状态称为光的一种偏振态偏振光自然光完全偏振光部分偏振光线(平面)偏振光椭圆偏振光圆偏振光

1.自然光每个光波列:

横波—

偏振一束光:

由于光振动方向的随机性,统计结果:各种取向的光矢量振幅相等光普通光源发光：xyz..............正交分解：一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动无固定相位差,非相干叠加三、起偏（获得线偏振光）方法及规律原理：利用光在两种介质界面上的反射和折射利用光在各向异性介质中的传播偏振片双折射1.反射和折射起偏

一般情况下得部分偏振光n1n2i

i自然光入射反射光

<折射光

>反射光与入射光都是部分偏振光n1n2i0i0

当入射角i0满足反射光为线偏振光（⊥）注意：反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光由反射线与折射线垂直i0：布儒斯特角(起偏振角)布儒斯特定律n1n2i0i0

光以i=i0角入射，通过玻璃片堆折射•.自然光入射

i0•线偏振光•••••••••••••••••••线偏振光•••折射光：近似线偏振光(

)（垂直振动成分一次次被反射掉）反射光：线偏振光(

)光密

光疏无折射线折射线与反射线垂直光密光疏全反射条件关系式现象起偏振in1n2i0n1n22)试比较起偏角与全反射临界角

原理：晶体的二相色性：只让某一方向振动的光通过，而吸收其它方向的光振动偏振化方向

效果：得到振动方向与偏振化方向相同的线偏振光2、偏振片起偏偏振化方向I0自然光入射偏振片

马吕斯定律

强度变化规律：偏振片线偏振光入射光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角部分偏振光入射：自然光与线偏振光叠加I0I

A1A2A3)

要让一束线偏振光的振动方向旋转90

至少要几块偏振片？如何放置？出射光强最大：至少两块偏振片，如图放置：

未加偏振片时拍摄的橱窗加偏振片时拍摄的橱窗光学各向同性介质介质沿各方向具有相同的折射率光学各向异性介质介质沿各方向具有不同的折射率光在晶体中的双折射双折射现象：光进入各向异性介质时，介质中出现两条折射光线。方解石晶体e光o光非寻常光(e光)：不满足折射定律的折射光.当入射光线垂直于晶体入射时，将晶体绕入射光线旋转，e光线绕入射光旋转寻常光(O光)：满足折射定律的折射光线.当入射光线垂直于晶体入射时，寻常光线沿原方向传播ei

eoo原因：晶体各向异性几个重要概念(1)晶体的光轴：光沿晶体某些特殊方向传播时，光线不发生双折射现象，这些特殊方向称为光轴晶体内的特殊方向该方向上垂直于该方向注：光轴标志一定方向，并不限于某一些特殊直线非光轴方向:正晶体负晶体正晶体uo>

ue负晶体uo<

ue光轴光轴uoue**uoue

o光波面：球面

e光波面：椭球面光轴方向相切(2)晶体的主截面：光轴与晶面法线组成的平面入射线在主截面内时，两条折射线均在主截面内(3)光线的主平面：折射光与光轴构成的平面一般，二者主平面不重合o、e光振动不垂直

特例：当入射光线在晶体的主截面内时，两折射线均在主截面内，此时，入射面、主截面、o光和e光的主平面均重合，o光和e光的光振动互相垂直

利用双折射起偏(a)尼科耳棱镜自然光方解石加拿大树胶：n=1.53将端面与一邻边的夹角由710磨制为680,用加拿大树胶粘合两个剖面

在加拿大树胶与方解石的分界面上，o光从光密到光疏，入射角为770，超过发生全反射的临界角，发生全反射而被涂黑的底边吸收，e光不会发生类似情况。由此达到起偏目的。自然光方解石加拿大树胶：n=1.53（b)格兰——汤姆逊棱镜o方解石（c）渥拉斯顿棱镜练习：

P.14015-39

用方解石切割成正三角形的棱镜，光轴与三角形截面垂直，当自然光以i角入射时，e光在棱镜内折射线与棱镜底边平行，求入射角i，并画出o光的传播方向和光矢量振动方向。解:(1)e光折射角:光轴(2)

对O光作图中O光折射线三角形截面与光线主平面垂直O光矢量垂直于其主平面O光矢量在三角形截面内

e光矢量垂直于三角形截面光轴例：使自然光通过主截面互成60度的两个尼科耳棱镜，如果每个尼科耳棱镜吸收10%可通过的光线,求最后通过的光强与入射光强的比。解：只有振动方向在尼科耳主截面内的光线才能通过尼科耳。所以，通过第一个尼科耳后，光强为：只有在第二个尼科耳主截面内的分量才能通过第二个尼科耳四.检偏方法及规律检测线偏振光起偏器（偏振片、尼科耳等）同时可作为检偏器方法：旋转检偏器，观测出射光强的变化情况每旋转检偏器一周，出射光光强不变——入射光为自然光（或圆偏振光）两次最强、两次消光——线偏振光两次最强、两次最弱，无消光——部分偏振光（或椭圆偏振光）解:1.出射光强:Io

例:图中，M为起偏器，N为检偏器，自然光垂直入射2.M、N固定，偏振化方向互相垂直。在MN间放入偏振片C,C转动360

。MNI02.

以M、C偏振化方向平行为初态MNCI0Io

第四篇振动与波动小结一、复习要点第13章：简谐振动特征量,运动方程,能量,同一直线上、同频率简谐振动的合成，混沌的概念。第14章：平面简谐行波的特征量波函数能流密度,第15章：

波的干涉，驻波光程、光的干涉（杨氏双缝，薄膜等厚干涉）光的衍射（单缝、光栅夫琅和费衍射、瑞利准则）光的偏振（起偏、检偏、马吕斯定律、布儒斯特定律）1.湖面上h=0.5m

处放置一电磁波探测器P,用来接收从太空中极远处射电星发出的波长为21cm的平面电磁波。当射电星从地平面上渐渐升起时，它发出的平面波一束直接射入探测器，而另一束经水面反射后进入探测器，求：

两束波的光程差

当探测器探测到第一个电磁波强度极大值时，射电星光线与地平面夹角θ

令取2.已知波长

=5000Å以

=30照射到光栅常数d=2.5a=2m的光栅上，求：

中央主极大位置

屏中心F处条纹级次

屏上可见到哪几级主明纹？解：由

中央主极大F

LP

考虑缺级：屏上级次：共6条主明纹（k=-5级缺级）

屏中心F处F

LP

解：

0.250

或由缺级ÅÅ

Å例：入射光

=500nm,由