1、5.1 光的偏振状态,第五章 光的偏振,5.2 线偏振光的获得和检验,5.3 反射和折射时光的偏振,5.4 光的双折射,5.1 光的偏振状态,光波的横波性，光矢量电矢量 ；,偏振态,1、完全偏振光 (线偏振光),面对光的传播方向观察,线偏振光的分解,(光振动平行板面),(光振动垂直板面),线偏振光的表示法,2、自然光,面对光的传播方向观察,自然光可用两个相互独立的、没有固定相位关系的、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。,自然光的表示法,3、部分偏振光,部分偏振光的分解,部分偏振光,部分偏振光可用两个相互独立的、没有固定相位关系的、不等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。,四.圆（椭圆）
2、偏振光,圆（椭圆）偏振光：振幅保持不变（不断变化），而方向周期性变化，但电场矢量绕传播方向螺旋前进形成！,朝光源看： 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右旋偏振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左旋偏振光。,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,5.2 线偏振光的获得与检验,1、起偏和检偏,自然光I0,线偏振光I,偏振化方向,线偏振光I,起偏器,检偏器,2、马吕斯定律,P1,P2,(马吕斯定律),注意：,是入射线偏振光光强；I是通过检偏器后偏振光的光强。, 消光,当,当,3）要使线偏振光的光振动方向改变900，最少需要几块偏振片？,延伸：偏振片如何放置才能使
3、透射光强度最大？,最少需要两块。,互成450角。,思考：,2）将P2旋转3600，透过它的光强有何变化？,线偏振光透过偏振片后光强变化，将出现两明两暗。（有消光现象）,自然光透过偏振片后光强不变，但只有入射光强的一半。,1）将P1旋转3600，透过它的光强有何变化？,4）判断：已知入射光为线偏振光、自然光、部分偏振光中的一种，现在令入射光通过偏振片I ，改变 I 的透振方向，通过观察透射光强变化区分这三种光？,I,（1）. 强度有变化，而且有消光现象,线偏振光,（2）. 强度没有变化,自然光,（3）. 强度有变化，但无消光现象,部分偏振光,例1： 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们的
4、偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。,由马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为,按题意：,即：,解 :,令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。,透过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2 /2。,平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成 60 夹角。让自然光垂直入射后,下列两种情况下：,(1) 无吸收时，有,(1) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸收,例2：,求,解,(2) 有吸收时，有,(2) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线分别吸收了10% 的能量,透射光的光强与入射光的光强
5、之比是多大？,5.3 反射和折射时光的偏振,1、反射和折射产生的偏振,i 0 布儒斯特角或起偏角,自然光反射和折射后产生部分偏振光,线偏振光,i 0+=90o 时，反射光为线偏振光,2、布儒斯特定律,1）反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光 ；,以布儒斯特角入射时：,例如：,i0互余!,n1 =1.00（空气）； n2 =1.50（玻璃），则：,由空气,玻璃,由玻璃,空气,2）反射光和折射光传播方向相互垂直；,3）反射光是线偏振光但光强弱，折射光是部分偏振光但光强强。,玻璃片堆：许多玻璃片叠起来，用以增大反射光的强 度和折射光的偏振化程度。,接近线偏振光,3、应用 玻璃片堆,线偏振光,5.4
6、光的双折射,1、双折射现象：一束光入射到各向异性介质折射后出现两束折射光线的现象。,寻常光线和非常光线,寻常光线（o光）： 遵从折射定律,非常光线（e光） :一般不遵从折射定律,注意：e 光折射线也不一定在入射面内！o光和e光都是线偏振光,2、晶体的性质,当光在晶体内沿某个特殊方向传播时将不发生双折射，该方向称为晶体的光轴，例如 ：方解石晶体(冰洲石),光轴是一特殊的方向,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,A,光轴,102,1）光轴,2）正晶体、负晶体,寻常光线的传播速度为v0，非常光线在晶体内各个方向的传播速度不一样，在垂直于光轴方向的
7、传播速度为ve。,o 光:,e 光:,( o 光主折射率),( e 光主折射率),78,E,C,D,正晶体,( 平行光轴截面 ),( 垂直光轴截面 ),负晶体,( 平行光轴截面 ),( 垂直光轴截面 ),3）主平面,e 光振动方向在主平面内,o 光振动方向垂直于主平面,晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面。,光轴在入射面时,o 光主平面和e 光主平面重合,此时o 光振动和e 光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为o 光振动和e 光振动仍然相互垂直。,3、惠更斯原理在双折射现象中的应用,1） 光轴平行于晶体表面，自然光垂直入射.,o、e 光传播方向相同，但速度不同，有双折射现
8、象。,o光,e光,o光,e光,A,B,ct,o光,e光,o光,e光,2） 光轴平行于晶体表面，自然光斜入射.,ot,et,A,B,C,3）光轴平行于晶体表面且垂直于入射面，自然光斜入射.,o光,e光,o光,e光,ct,et,ot,A,B,C,4）光轴在入射面内并垂直于晶体表面，自然光垂直入射.,光在晶体内沿光轴方向传播，不发生双折射。,空气方解石,折射表面,5 ）光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射.,空气方解石,折射表面,6）光轴与晶体表面斜交，自然光斜入射,1）晶体的二向色性和偏振片,某些晶体对相互垂直的光振动有选择吸收的性能，这叫晶体的二向色性。,4、晶体偏振器件,2） 偏振棱镜,偏光镜: 格兰汤姆孙棱镜,光轴的取向使o光、e光对应的恰是no、 ne 。,no (1.6584) ne(1.4864),n玻=1.655， n胶=1.655,n胶非常接近no ，所以入射自然光中的垂直分量几乎无偏折射入方解石而后射入空气，但ne比n胶小，当入射角大于临界角时，入射光中的平行振动在胶合剂与方解石的界面发生全反射，透过方解石的光就为线偏振光。, 5.1 5.5 5.9 5.10,第五章,作业,
