第12章波动光学5偏振xue.ppt
§12-5 光的偏振,12-5-1 自然光与偏振光,光是一种电磁波（横波）。电矢量 与磁矢量 相互垂直，它们分别又与电磁波的传播方向垂直。,光振动：电磁波的 振动。,光矢量：电磁波的 矢量。,偏振：光是横波，而横波对于传播方向的轴来说 不具备对称性，这种不对称性就叫做偏振。 只有横波才具有偏振的性质。实际光波的横 波性表现得很复杂。,振动面：振动方向和传播方向决定的平面称为振 动面。,线偏振光 光的振动方向始终在一个平面内，且沿一个确定方向，也称平面偏振光。,线偏振光的表示法：,光矢量在屏平面内,光矢量与屏平面垂直,线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解,Y,v,v,二、自然光：,在垂直于光传播方向的二维平面内，各个方向的光振动出现的概率相同，称这种光为自然光。,原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可能不同。,自然光的表示法：,垂直图面射出的自 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。这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。,结论：,自然光可以看成是两个振动方向相互垂直的强度相等的线偏振光。,注意：,1.自然光中这两个相互垂直的线偏振光之间没有 固定的相位关系；,2.自然光分解为两个相互垂直的成分是任意的， 也可以沿另外两个相互垂直的方向分解；,3.自然光对于传播方向具有轴对称性。,三. 部分偏振光：介于线偏振光和自然光之间。不同 方向振幅不同。,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。,平行板面的光振动较强,垂直板面的光振动较强,部分偏振光表示法：,四.圆偏振光和椭圆偏振光：略,偏振片：有些薄膜材料能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向垂直的光振动通过，这个方向称为偏振化方向。称这些薄膜为偏振片。,偏 振 化 方 向,自然光通过偏振片后变为线偏振光，称为起偏。,偏振片又可用来检验光线的偏振化程度，称为检偏。,一、起偏与检偏,12-5-2 偏振片 马吕斯定律,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,两偏振片的偏振化方向相互垂直时光强为零,线偏振光通过旋转的检偏器光强发生变化,.,.,.,.,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,自然光,.,.,.,.,.,检偏器,自然光,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,问题：,I,不变，是什么光？,I,变，有消光，,是什么光？,检偏器,I变，没有消光，是什么光？,光强为 I1 的线偏振光，透过偏振片后，其透射强度为：,二.马吕斯定律：,1.当旋转检偏器一周时，会出现两次全明和两次全暗。,2.此定律只适用于没有光吸收和反射的理想偏振片。,结论：,例题. 若自然光的光强为，让它通过两个偏振化方向夹角为60度的偏振片，求透过第二个偏振片的光强。,例题. 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中，自然光与线偏振光的光强之比是多少？入射光中自然光和线偏振光的强度各占入射光强度的几分之几？,解：设自然光光强度为 I1, 线偏振光光强度为 I2,则由题知：,设入射光强度I0,例题.如图所示的双缝实验中，若用单色自然光照射狭缝，在屏幕上能得到干涉条纹，若在和的前面分别加一相同的偏振片和。当 和的偏振化方向相互平行或垂直时，在屏上能否得到清晰的干涉条纹？,屏幕,答案：能，否,i,r,以任意角度入射,以任意角度入射时， 反射光和折射光都为 部分偏振光。,实验和理论都表明：,反射光中垂直于入 射面振动的光的强度 比较大，折射光中在 入射面内振动的光的 强度比较大。,12-5-3 反射光、折射光的偏振性,以布儒斯特角入射 时，反射光为线偏振 光，折射光为部分偏 振光。并且：,以布儒斯特角入射,由折射定律：,布儒斯特定律： 当自然光以布儒斯特角入射到两不同介质的表面时，其反射光为线偏振光，光振动垂直于入射面。,布儒斯特角：,例： 玻璃对空气的折射率为：,利用玻璃堆获得偏振光,线偏振光,自然光 入射,例题1.如果从池中静水(n=1.33)的表面反射出来的太阳光是完全偏振的，那么，太阳的仰角大致是多少？在这反射光中，电场强度的振动方向应垂直 入射面。,例题2. 试述关于光的偏振的布儒斯特定律,答案：当入射角等于某特定值 时，反射光成为线偏振光，其光矢量的振动方向垂直入射面。,例题3. 如果一束光垂直入射在偏振片上，以入射线为轴转动，观察光强的变化过程。当入射光是自然光或圆偏振光时，则光强不变，当入射光 为线 偏振光时，则观察到明暗交替变化，且有时出现全暗，若入射光是部分偏振光或椭圆 偏振光，则光强度变化，但无消光现象。,
