1、光的偏振,第二十一章,21.1 自然光和偏振光,一、横波的偏振性,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,各向光振动无固定相位关系。,三、偏振光,（1）线偏振光：光矢量只沿一个固定方向振动,振动面：光振动方向与传播方向构成的平面,（2）部分偏振光：,一方向光振动较另方向占优势。,线偏振光与自然光的混合,一、偏振片,偏振片：能吸收某一方向光振动，让与其垂直的光振动通过的一种透明薄片。,偏振化（通光）方向：,允许通过的光振动方向。,偏振片用途：“起偏”和“检偏”,21.2 由介质吸收引起的光的偏振,.,检偏器,自然光通过旋转的检
2、偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,检偏器,自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,.,.,.,.,自然光,.,.,.,.,.,检偏器,
3、自然光通过旋转的检偏器，光强不变,.,.,.,.,自然光,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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
4、发生变化,.,.,.,.,.,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,.,.,.,.,.,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,两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零,起偏器,检偏器,（1）自然光强 I。 线偏振光, I = I。/ 2,（2）线偏振光强 I。 线偏振光, I = ?,（3）部分偏振光 线偏振光,光强不变无消光,有两次消光现象,有两次极大极小,偏振片,偏振片,偏振片,二、马吕斯定律,马吕斯定律,偏振片的应用很多，例如：,作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的,反射光。,制成偏光眼镜，可观看立体电影。,作为许多光学仪
5、器中的起偏和检偏装置。,例1: 已知自然光通过两个偏振化方向相交60的偏振片，透射光强为I1，今在 这两偏振片间再插入一与前两个偏振化方向均夹30角的偏振片，则透射光强为多少？,解：,例2： 一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转动可以变化到五倍。求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：,设入射光强度I0 = I10(自然光强度)+I20(线偏振光强度 ),通过偏振片后：,例题3 一束自然光入射到互相重叠的四块偏振片上，每块偏振片的偏振化方向相对前面一块偏振片沿顺时针(迎着透射光看)转过300角，问：入射光中有百分之几透过这组
6、偏振片（不计偏振片对光的吸收）?,解: 设入射光的光强Io , 透过四块偏振片后的光强分别I1，I2，I3和I4.,第一块偏振片起起偏作 用，只透过沿偏振化方向振动的光，所以有:,射入第二块偏振片的光为线偏振光，根据马吕斯定律I2为:,即入射光的21能透过偏振片组.,同理可得I3和I4为:,自然光,部分偏振光,部分偏振光,部分偏振光,自然光,线偏振光,玻璃片堆：,布儒斯特角,线偏振光,用以增大反射光的强度和折射光的偏振化程度。,由图可知,解:由布儒斯特定律,一、双折射现象 寻常光和非常光,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
7、线(e光)-不遵守折射定律,o光和e光都是线偏振光。,21.4 由双折射引起的光的偏振,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,二、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
8、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。,1.如果从一平静的水面反射出来的太阳光是完全偏振的,则太阳的仰角(如图)大致等于_;反射光中的E矢量的方向应为_。,水面,仰角,太阳,2.一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强的变化过程。若入射光是_，则将看到光强不变；若入射光是_,则将看到明暗交替变化,有时出现全暗;若入射光是_,则将看到明暗交替变化,但不出现全暗.,3.应用布儒斯特角可以测
9、介质的折射率.今测得此介质的起偏振角i=56o,该介质的折射率为_.,自然光,偏振光,部分偏振光,垂直,4.一束光强为Io的自然光垂直穿过两个偏振片,此两偏振片的偏振化方向成45o角, 若不考虑偏振片的反射和吸收,则穿过这两个偏振片后的光强I为A. B. C. D.,5. 自然光以60o的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全偏振光, 则推断折射光为A. 完全偏振光且折射角是30o.B.部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为 的介质 时 ,折射角是30o.C. 部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角.D. 部分偏振光且折射角是30o.,7. 一束自然光自空气射向一块平板玻璃,
10、设入射角等于布儒斯特角io ,则在界面2的反射光A. 是自然光B. 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面C. 是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面D. 是部分偏振光,8.一束光是自然光和线偏振光的混合光,让它垂直通过一偏振片,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比值为A. 1/2 B. 1/5 C. 1/3 D. 2/3,6.一束光强为Io的自然光, 相继通过三个偏振片P1, P2,P3后,出射光的光强为I=Io/8 ,已知P1和P3的偏振化方向相互垂直,若以入射光线为轴,旋转P2 ，最少要转过多大角度，才能使出射光的光强为零A. 30o B. 45o C. 60o D. 90o,p.168: 24, 25, 26, 27，28,习题,
