1第四篇 波動光學第九章光的干涉第十章光的衍射第十一章光的偏振2§.1

光的偏振性馬呂斯定律一.光的偏振狀態(tài)1.

線偏振光E傳播方向振動面·面對光的傳播方向看線偏振光可沿兩個相互垂直的方向分解EEyExyxα線偏振光的表示法：·

·

·

·

·光振動垂直板面光振動平行板面第十一章 光的偏振2.

自然光自然光的光矢量在所有可能的方向上,且振幅E相3

等.沒有優(yōu)勢方向

自然光的分解一束自然光可分解為兩束振

動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：·

·

·3.部分偏振光某一方向的光振動比與之相垂直方向的光振動占優(yōu)勢的光.EEyExyxα線偏振光的表示法：·

·

·

·

·光振動垂直板面光振動平行板面2.

自然光自然光的光矢量在所有可能的方向上,且振幅E相4

等.?部分偏振光 部分偏振光的分解部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光.部分偏振光的表示法：·

·

··

··垂直板面的光振動較強平行板面的光振動較強·

·4.圓偏振光和橢圓偏振光沒有優(yōu)勢方向

自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：·

·

·3.部分偏振光某一方向的光振動比與之相垂直方向的光振動占優(yōu)勢的光.5偏振面隨時間旋轉(zhuǎn)的光為圓或橢圓偏振光.迎著光線看,光矢量順時針旋轉(zhuǎn)為右旋偏振光.右旋橢圓偏振光yyxz傳播方向xλ

/2某時刻左旋圓偏振光E隨z的變化E0?部分偏振光 部分偏振光的分解·

·

··

··垂直板面的光振動較強平行板面的光振動較強部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光.部分偏振光的表示法：·

·4.圓偏振光和橢圓偏振光6二.偏振片的起偏和檢偏檢偏:檢驗偏振光,起偏器也就是檢偏器.2.

偏振片如利用某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動,而讓與這個方向垂直的光振動通過的性起偏和檢偏起偏:從自然光獲得偏振光.起偏原理:利用某種光學的不對稱性.起偏器: 起偏的光學器件.偏振面隨時間旋轉(zhuǎn)的光為圓或橢圓偏振光.迎著光線看,光矢量順時針旋轉(zhuǎn)為右旋偏振光.右旋橢圓偏振光yyxz傳播方向xλ

/2某時刻左旋圓偏振光E隨z的變化E0質(zhì)(二向色性)制成起偏器7

.非·偏·振·光線偏振光這種起偏器叫偏振片.光軸電氣石晶片3.起偏示意圖線偏振光IP自然光I0· ·

·偏振化方向(透光方向)4.

檢偏用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài).二.偏振片的起偏和檢偏1.

起偏和檢偏起偏:從自然光獲得偏振光.起偏原理:利用某種光學的不對稱性.起偏器: 起偏的光學器件.檢偏:檢驗偏振光,起偏器也就是檢偏器.2.

偏振片如利用某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動,而讓與這個方向垂直的光振動通過的性質(zhì)(二向色性)制成起偏器8

.偏振化方向(透光方向)IP待檢光?思考：當偏振片旋轉(zhuǎn)時.I不變→？是什么光I變，有消光→？是什么光I變，無消光→？是什么光三.馬呂斯定律非偏振光···

線偏振光這種起偏器叫偏振片.光軸電氣石晶片3.起偏示意圖線偏振光IP自然光I0· ·

·偏振化方向(透光方向)4.

檢偏用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài).9I0Iα

PPE0αE=E0cosα——消光?馬呂斯定律（1809）偏振化方向(透光方向)IP待檢光?I不變→？是什么光I變，有消光→？是什么光I變，無消光→？是什么光思考：當偏振片旋轉(zhuǎn)時.三.馬呂斯定律10例題1.有兩個偏振片,一個用作起偏器,一個用作檢偏器.當它們的偏振化方向之間的夾角為30o時,一束單色自然光穿過它們,出射光強為I1;當它們的偏振化方向之間的夾角為60o時,另一束單色自然光穿過它們,出射強度為I2,且I1=I2

.求兩束單色自然光的強度之比.解:由馬呂斯定律I0Iα

PPE0αE=E0cosα——消光?馬呂斯定律（1809）11?

?I10I10/2I1同理:取I1

=I2兩束單色自然光的強度比為:例題1.有兩個偏振片,一個用作起偏器,一個用作檢偏器.當它們的偏振化方向之間的夾角為30o時,一束單色自然光穿過它們,出射光強為I1;當它們的偏振化方向之間的夾角為60o時,另一束單色自然光穿過它們,出射強度為I2,且I1=I2

.求兩束單色自然光的強度之比.解:由馬呂斯定律12自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光?

????n1n2??

i i

??r·n1n2線偏振光i0····

S·

··

·

i0r0§2 反射和折射光的偏振一. 反射時光的偏振?

?I10I10/2I1同理:取I1

=I2兩束單色自然光的強度比為:起偏振角i=

i0

時，反射光只有垂直于入射面的光振動.13且—布儒斯特定律(1812年)i

0—布儒斯特角或起偏角有:i0+r0=90O由1若

n

=1.00

(空氣)，n2

=1.50

(玻璃)，則：自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光?

????n1n2??

i i

??r·n1n2i0r0線偏振光i0····

S·

··

·§2 反射和折射光的偏振一. 反射時光的偏振起偏振角i=

i0

時，反射光只有垂直于入射面的光振動.14二. 玻璃片堆折射的偏振當i=i0時玻璃片堆···

i0(接近線偏振光)自然光從空氣→玻璃···

···

··

···

···

· ·

·

·

·I′···

I0且—布儒斯特定律(1812年)i

0—布儒斯特角或起偏角有:i

+r

=90O由0

0若

n1

=1.00

(空氣)，n2

=1.50

(玻璃)，則：15§3

雙折射 偏振棱鏡一. 雙折射的概念1.雙折射現(xiàn)象一束光線進入某種晶體,產(chǎn)生兩束折射光叫雙折射.方解石oee??o·

·

· ·

·

·n1n2irore(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光二. 玻璃片堆折射的偏振當i=i0時玻璃片堆···

i0(接近線偏振光)自然光從空氣→玻璃·

···

··

···

····

· ·

·

·

·I′···

I0162.尋常光(o光)和非尋常光(e光)o光

: 遵從折射定律e

光

: 一般不遵從折射定律e光折射線也不一定在入射面內(nèi).3.

晶體的光軸當光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸?！?

雙折射 偏振棱鏡一. 雙折射的概念1.雙折射現(xiàn)象一束光線進入某種晶體,產(chǎn)生兩束折射光叫雙折射.方解石oe?e?o·

·

· ·

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·n1n2irore(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光17例如，方解石晶體(冰洲石)102°

A光軸B光軸是一特殊的方向,凡平行于此方向的直線均為光軸.4.主平面和主截面主截面

: 晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面.如圖入射時,入射面就是主截面.2.尋常光(o光)和非尋常光(e光)o光

: 遵從折射定律e

光

: 一般不遵從折射定律e光折射線也不一定在入射面內(nèi).3.

晶體的光軸當光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。1871o法線109o入射線主截面光軸例如，方解石晶體(冰洲石)102°

A光軸B光軸是一特殊的方向,凡平行于此方向的直線均為光軸.4.主平面和主截面主截面

: 晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面.如圖入射時,入射面就是主截面.主平面:晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面.一般情況下,o主平面與e主平面是不重合的.實驗表明:o光是光矢量與o主平面垂直的線偏振光.19e光是光矢量與e主平面平行的線偏振光.當光軸在入射面內(nèi)時,主截面,o主平面,e主平面都重合.光軸o光???法線e光法線?

?光軸e光o光二.惠更斯原理對雙折射的解釋1.晶體的主折射率，正晶體、負晶體109o71o法線入射線主截面光軸主平面:晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面.一般情況下,o主平面與e主平面是不重合的.實驗表明:o光是光矢量與o主平面垂直的線偏振光.20···

···

·

·····

·

·voΔt光軸在雙折射晶體中,o

光沿各向傳播的速度相同,

故o波波面為球面;e光沿

各向的傳播速度不同,e波面為橢球面.兩者沿光軸

方向傳播速度相同.o光:光軸veΔtvoΔt光軸e光是光矢量與e主平面平行的線偏振光.當光軸在入射面內(nèi)時,主截面,o主平面,e主平面都重合.o光???法線e光法線?

?光軸e光o光二.惠更斯原理對雙折射的解釋1.晶體的主折射率，正晶體、負晶體21子波源ov

Δtev

Δt光軸veΔt光軸正晶體(vo>ve)負晶體(vo

<ve

)?voΔt

?子波源e光:n0

，ne稱為晶體的主折射率正晶體

:

ne>

no(ve<

vo)負晶體

:

ne<

no(ve

>

vo)········

·

····

·

·voΔt光軸在雙折射晶體中,o

光沿各向傳播的速度相同,

故o波波面為球面;e光沿

各向的傳播速度不同,e波面為橢球面.兩者沿光軸

方向傳播速度相同.o光:光軸veΔtvoΔt22三.尼科耳棱鏡ABC102oD

)B(C)由方解石切割再用樹膠粘合而成.A(D負晶體

:

ne<

no子波源voΔtveΔt光軸veΔt光軸正晶體(vo>ve)負晶體(vo

<ve

)?voΔt

?子波源e

o(v

<v

)e

o(v >v

)e光:0e正晶體

:

ne>

non

，n

稱為晶體的主折射率尼科耳棱鏡工作原理:自然光在AB面折射為o光和e光,o光以約76o入射到AC的加拿大樹膠層上.被AC面全反射.只有e光出射,產(chǎn)生偏振23

光.o光:而i

=76o>69o,全反射.例題2.兩尼科耳棱鏡的主截面間的夾角由30o轉(zhuǎn)到45o.(1)當入射光是自然光時,求轉(zhuǎn)動前后透射光的強度之比;(2)當入射光是線偏振光時,求轉(zhuǎn)動前后透射光的強度之比.三.尼科耳棱鏡ABC102oD

)B(C)由方解石切割再用樹膠粘合而成.A(D尼科耳棱鏡工作原理:自然光在AB面折射為o光和e