大学物理课件-光的偏振

光的偏振(polarizationoflight)偏振:光波的振动方向对于传播方向的不对称性OzAOzA光的偏振性是判断光波是横波还是纵波的重要依据。如果光是纵波，则光矢量E在垂直于传播方向的平面A内的分布是均匀的。如果光是横波，则光矢量E在垂直于传播方向的平面A内的分布是不均匀的,称为光的偏振。6.9光的偏振性(Thepolarizationoflight)(1)6.9.1自然光线偏振光部分偏振光(naturallight,linearlypolarizedlightandpartialpolarizedlight)光矢量E在垂直于传播方向的平面内可以取任何方向,且各个方向具有相同的平均值,即分布是均匀的,这样的光称为自然光。1.自然光(naturallight)普通光源发出的光就是自然光。(2)自然光的分解···自然光OzOz自然光的图示法2.线偏振光(linearlypolarizedlight)(又叫平面偏振光)如果光矢量E只沿一个确定的方向振动，这种光称为线偏振光，又称为平面偏振光。振动平面:光矢量E与光传播方向所决定的平面。E播传方向振动面(3)····OzA3.部分偏振光(partialpolarizedlight)如果光矢量E在垂直于传播方向的平面上可以取任何方向，但在不同方向上，其振幅不同，在某一方向上的光振动较强，而在与之垂直方向上的光振动较弱，这种光称为部分偏振光。OzOz部分偏振光的分解部分偏振光········图示法(4)部分偏振光可以看成是自然光和线偏振光的混合。(5)4.椭圆和圆偏振光(ellipticandcircularpolarizedlight)ExEyExyyxzxyxExEyEyz光矢量E的大小和方向在垂直于传播方向的平面上有规律地变化,光矢量末端轨迹为椭圆称为椭圆偏振光;末端轨迹为圆称为圆偏振光。迎着光传播方向看:光矢量逆时针旋转—左旋偏振光(lift-handedpolarizedlight)光矢量顺时针旋转—右旋偏振光(right-handedpolarizedlight)透明玻璃片自然光线偏振光偏振化方向涂有金鸡纳霜或电气等材料的薄膜6.9.2起偏检偏马吕斯定律(polarizing,analyzingandMaluslaw)1.偏振片(polarizingplate),起偏,检偏1)偏振片:只允许某一个方向的振动透过的光学元件(6)2)偏振片的用途(a)作起偏振器I0I0/2(b)作检偏振器偏振光光强为零(消光)自然光光强不变I0I0/2I0自然光I0/2I0/2I0/2(7)偏振光：透射光强度发生变化••••••部分偏振光：偏振光通过偏振片后，在转动偏振片的过程中，透射光强度发生变化。2、马吕斯定律（MalusLaw）AII0其中α为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化方向之间的夹角。强度为I0的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度为：20cosII例19:起偏器和检偏器,在它们的偏振化方向成1=30º时,观测一束单色自然光。又在2=60º时,观测另一束单色自然光,设两次所得的透射光强度相等,求:两光束强度之比。1I2I2/1I2/2I解:(9)1211cos2II按题意I1'=I2'于是222121cos2cos2II3130cos60coscoscos22122221II起偏器检偏器检偏器起偏器2222cos2II6.9.3反射和折射起偏布儒斯特定律(Polarizingofreflectionandrefraction,Brewster’slaw)1.反射起偏(Polarizingofreflection)入射平面:入射线与介质面法线组成的平面。入射自然光:垂直振动平行振动反射光中:垂直振动多于平行振动。折射光中:平行振动多于垂直振动。(10)n2n1ri120tannni使之满足:1)反射光为线偏振光,只有垂直振动;i0为起偏角(布儒斯特角)2)折射光为部分偏振光,全部的平行振动和部分的垂直振动;(11)2.布儒斯特定律(Brewster’slaw)当入射角i=i0时n2n13)反射光线与折射光线互相垂直。0i0r9000ri3.折射起偏的方法(methodofpolarizingofrefraction)············i0(接近线偏振光)··················玻璃片堆(12)(33)光的偏振教学要求1.熟练掌握光的五种形态(自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆和圆偏振光)。2.理解光的起偏和检偏,掌握马吕斯定律及应用。3.理解光在反射、折射时偏振态的变化,掌握布儒斯特定律。自然光起偏与检偏偏振光获得偏振光的方法偏振片折射起偏反射起偏双折射晶体二向色性马吕斯定律20cosII布儒斯特定律120tannni尼科尔棱镜波片:1/4波片1/2波片完全偏振光部分偏振光自然光线偏振光圆偏振光椭圆偏光几种偏振状态