第36講光的偏振主要內(nèi)容：光的偏振特性偏振光的產(chǎn)生與檢驗(yàn)偏振光的干涉一、偏振光

光的橫波性,光的振動(dòng)矢量(電矢量或光矢量);光的偏振態(tài)光矢量在與傳播方向垂直的二維空間里的各式各樣的振動(dòng)狀態(tài)稱為光的偏振態(tài)。自然光---是無(wú)數(shù)多個(gè)振幅相等、振動(dòng)方向任意、彼此沒(méi)有固定相位關(guān)系的光振動(dòng)之和。

Ix=Iy=I0/2E1E2E3E∞振動(dòng)方向發(fā)光機(jī)理光矢量在屏平面內(nèi)光矢量與屏平面垂直光矢量與屏平面斜交線偏振光(平面偏振光)----光矢量始終沿某一個(gè)振動(dòng)方向。部分偏振光---是無(wú)數(shù)個(gè)沒(méi)有固定相位關(guān)系的方向任意的光振動(dòng)的組合，不同方向的振幅大小不同。偏振度自然光P=0.線偏振光P=1橢圓偏振光,圓偏振光----同一方向傳播的兩列振動(dòng)方向垂直頻率相同并具有相位差恒定的線偏振光的合成?；貞涀⒁猓簣A偏振光和自然光的區(qū)別；橢圓偏振光和部分偏振光的區(qū)別！橢圓偏振光,圓偏振光可以等效地由同一傳播方向

的兩個(gè)振動(dòng)方向垂直（在

垂直傳播方向的平面上任

意去取向）的線偏振光代替

---------對(duì)于自然光：這兩線偏振光振幅相同頻率相同，各光振動(dòng)之間沒(méi)有確定的相位關(guān)系；對(duì)于完全偏振光：這兩線偏振光頻率相同，分別對(duì)于有確定的相位關(guān)系.五種偏振態(tài)：自然光部分偏振光橢圓偏振光圓偏振光線偏振光有些薄膜材料能吸收某一方向的光振動(dòng)，而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過(guò)，這個(gè)方向稱為偏振化方向.偏振化方向自然光振線偏光偏振片二、偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振片——偏振光的產(chǎn)生的方法之一自然光通過(guò)偏振片后變?yōu)榫€偏振光,稱為起偏.偏振片又可用來(lái)檢驗(yàn)光線的偏振化程度,稱為檢偏......起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化.....自然光線偏振光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變起偏器檢偏器偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化檢偏器偏振化方向..起偏器檢偏器自然光線偏振光馬呂斯定律

檢偏器前偏振光振動(dòng)方向與檢偏器偏振化方向之間的夾角線偏振光光強(qiáng)I0,透過(guò)檢偏振器光強(qiáng)I:I0I例1.用偏振片平行放置作為起偏器和檢偏器,在它們的偏振化方向成30o角時(shí),觀測(cè)一光源;再將夾角改為60o,換一個(gè)光源.兩次測(cè)得光強(qiáng)相等.求兩光源照起偏器前的光強(qiáng)之比.解:設(shè)兩光源照起偏器的光強(qiáng)分別為I1和I2.則起偏器后的光強(qiáng)分別為I1/2和I2/2.設(shè)檢偏器后的光強(qiáng)分別為I1'

和I‘2.依照馬呂斯定律

依題意I'1=I'2

即例.一束自然光入射到重疊起來(lái)的四片偏振片上,它們的偏振化依次順時(shí)針(迎著投射光看)偏開(kāi)30o角,.求入射光中有百分之幾的光強(qiáng)透過(guò)這組偏振片(不計(jì)偏振片的吸收).解:設(shè)入射光的光強(qiáng)為I0,透過(guò)第1、2、3、4片的光強(qiáng)分別為I1、

I2、,I3、

I4,I1=I0/2可見(jiàn)投射光強(qiáng)為入射光的21%.MM'R'riiMM'R'光在介質(zhì)界面反射時(shí)有偏振現(xiàn)象,入射角任意時(shí)如下圖當(dāng)入射角為一定值時(shí),反射光完全偏振,此時(shí)入射角為iB,稱為布儒斯特角.線偏振光r部分偏振光反射和折射光的偏振——偏振光的產(chǎn)生的方法之二思考題:(1)試計(jì)算(iB+r)=?

(2)光從介質(zhì)2入射時(shí),以r為入射角,反射光(在

n2中)是否完全偏振?根據(jù)及折射定律可導(dǎo)出結(jié)論：從介質(zhì)2以入射角r在介質(zhì)1界面反射光也是平面偏振光滿足布儒斯特角折射起偏--玻璃片堆S玻璃片堆可做起偏器1.尋常光和非常光請(qǐng)看現(xiàn)象雙折射

現(xiàn)象折射

現(xiàn)尋常光(o光)、非常光(e光)oe入射光束晶體觀察屏ABCDoeoei當(dāng)晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體的雙折射產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象的根本原因是晶體光學(xué)性質(zhì)的各向異性.2.光軸、主平面78o78o102o102o102o102o光軸AD天然方解石的晶體上過(guò)頂點(diǎn)A、D的三個(gè)棱邊之間夾角,為102o.晶體的光軸是晶體中的一個(gè)方向.光在晶體內(nèi)沿光軸傳播,不發(fā)生雙折射,方解石中過(guò)A、D的光軸與三個(gè)棱邊成相同角度.光線與過(guò)入射點(diǎn)的光軸所決定的平面,稱為該光線的主平面.在晶體中分為兩束線偏振光,

o光振動(dòng)方向垂直于主平面;e光振動(dòng)方向在主平面內(nèi).ABCDoeoei光軸光軸3.單軸晶體的子波波振面O波面e波面光軸光軸正晶體負(fù)晶體單軸晶體,雙軸晶體正晶體,負(fù)晶體,雙折射晶體中,o光傳播速度各向同性，在晶體中傳播的波面是球面。e光傳播速度各向異性，與方向有關(guān),波面為橢球面.其中ve,ne均取垂直于光軸方向的值,ne

=c/ve稱為e光的主折射率4.惠更斯原理在雙折射現(xiàn)象中的應(yīng)用iADCNN'光軸GEFoeoe光軸GDBACEFooee光軸DBACoe(a)(b)(c)在(c)的情形中,光軸平行于表面,o光和e光經(jīng)過(guò)晶體并不分開(kāi),但是它們?cè)诰w中的光程不同.基于此,可制作特殊的晶片.5.晶體偏振器件68oAMCNAgCf102o78o68o45o光軸90o尼科爾棱鏡沃拉斯特棱鏡洛匈棱鏡71o雙折射晶片、橢圓偏振光自然光線偏振光偏振片P晶片C橢圓偏振光光軸DBoe

波片——獲得橢圓偏振光的方法晶片為“四分之一波片”,晶片為“二分之一波片”,為什么要加一個(gè)偏振片？C'CMM'線偏振光以=45o經(jīng)波片(Eo=Ee)時(shí),出射圓偏振光.2）線偏振光經(jīng)波片時(shí),出射橢圓偏振光.線偏振光經(jīng)波片時(shí),出射線偏振光.其振動(dòng)面轉(zhuǎn)過(guò)2角。1）自然光和部分偏振光經(jīng)過(guò)波片后,仍然為自然光或部分偏振光.3)圓偏振光經(jīng)波片時(shí),出射線偏振光.4)橢圓偏振光經(jīng)波片時(shí),且波片光軸和與橢圓主軸平行，則出射線偏振光.波片的性質(zhì)：

偏振光的獲得和檢驗(yàn)偏振片P

玻片旋轉(zhuǎn)檢偏器圓偏振光自然光橢圓偏振光部分偏振光線偏振光圓偏振光I不變I變無(wú)消光I變有消光旋轉(zhuǎn)檢偏器I不變自然光使波片光軸和與橢圓偏振光的軸平行橢圓偏振光有消光I變部分偏振光無(wú)消光I變有消光晶片C偏振片P當(dāng)=2k

或(no-ne)d=(2k-1)/2

時(shí)干涉加強(qiáng),視場(chǎng)明亮,A2e和A2o是相干光,相位差

=(2k+1)

或(no-ne)d=k

時(shí)干涉最弱,視場(chǎng)變暗.不同頻率的光,對(duì)于一定的晶片厚度d,有強(qiáng)有弱,視場(chǎng)中顯出彩色條紋.因此稱為色偏振.CP1P2三、偏振光的干涉自然光線偏振光橢圓偏振光偏振光干涉原理1.光彈性效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置SP1P2dFOO'屏E非晶體E在應(yīng)力作用下有單軸晶體的性質(zhì),沿應(yīng)力OO'方向?yàn)楣廨S方向.(ne-no)的值與脅強(qiáng)成正比.光彈性方法事例應(yīng)力較小應(yīng)力較大人為雙折射2.電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置電光效應(yīng)又稱克爾效應(yīng),非晶體或液體在強(qiáng)電場(chǎng)中會(huì)具有雙折射性質(zhì)給克爾盒加電場(chǎng),屏幕變亮.克爾盒3.磁致雙折射實(shí)驗(yàn)裝置類似電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn),改加磁場(chǎng).45o4