1、光的偏振,第二十章,20-1 光的偏振状态,振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面。,偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。,光矢量 振动面,光的偏振态: 光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。,1.自然光,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。,自然光的表示法：,光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。,2.完全偏振光（线偏振光、园偏振光、椭圆偏振光）,光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。,线偏振光的表示法：,3.部分偏振光,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
2、光。,部分偏振光的表示法：,平行板面的光振动较强,垂直板面的光振动较强,20-2 起偏和检偏 马吕斯定律,起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。,检偏：检查入射光的偏振性。,一、偏振片的起偏和检偏,将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。,.,.,.,.,.,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化,线偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化，有消光现象,自然光通过旋转的检偏器，光强不变。,部分偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化。,自然光通过起偏器，成为线偏光,注意自然光通过偏振片后光强的变化,I不变？是什么光,
3、I变，有消光？是什么光,I变，无消光？是什么光,二、马吕斯定律,-线偏振光的振动方向与检偏器的透光轴方向之间的夹角。,如果入射线偏振光的光强为I0，透过检偏器后，透射光的光强I为,三、偏振光的应用,1.汽车车灯,2.观看立体电影,3.生物的生理机能与偏振光,20-3 反射和折射时光的偏振,反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化,利用玻璃片堆产生线偏振光,最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光,一、双折射现象,对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。,寻常光线(o光)-遵守折射定律,非常光线(e光)-不遵守折射定律,o光和e光都是线偏振光。,20-4 光的双折射,
4、光,光,当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转,双 折 射,纸面,方解石晶体,光,光,双 折 射,当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转,纸面,方解石晶体,光,光,当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转,双 折 射,纸面,方解石晶体,光,光,当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转,双 折 射,纸面,方解石晶体,晶体的光轴与光线的主平面,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。,“光轴”是一特殊的“方向”,不是指一条直线。 凡平行于此方向的直线均为光轴。,单轴晶体：只有一个光轴的晶体,双轴晶体：有两个光轴的晶体,主平面：晶体中某条光线与
5、晶体光轴构成的平面。,o光的振动面垂直于o光的主平面,e光的振动面在e光的主平面内,主截面：由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面。,20-5 偏振光的干涉及其应用,一、椭圆偏振光与圆偏振光,通过d后，位相差,四分之一波片,二分之一波片,通过晶片后的光成为圆偏振光,通过晶片后的光成为线偏振光， 振动方向旋转900。,二、偏振光干涉,是一对振幅相等的相干光,光强决定于两束光的总位相差,第一项为两光通过晶片产生的位相差 第二项是由于 方向相反引起的附加位相差,干涉的明暗条件,色偏振,三、人为双折射现象,某些晶体在受到外界作用时失去各向同性的性质，也呈现双折射现象。,1、光弹性效应应力双折射,在机械应力作用下，显示光学各向异性,两偏振光通过厚度为d介质后产生的位相差,2、克尔效应电致双折射,在强电场作用下，使分子定向排列，获得各向异性,应用：光开关,20-6 旋光现象,线偏振光通过某些透明物质时，线偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为振动面的旋转，也称旋光现象。,未放置C，P2后视场黑暗 放置C后，旋转P2一定角度，视场又变黑暗,1、不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同方向旋转。,右旋物质 左旋物质,2、振动面的旋转角与波长有关，波长给定则与旋光物质的厚度l 有关。,3、偏振光通过糖溶液、松节油时，振动面的旋转角,
