光的偏振第一講

1、大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得偏振：振動(dòng)方向相對于傳播方向的不對稱性。偏振：振動(dòng)方向相對于傳播方向的不對稱性。1 1、橫波與縱波的區(qū)別、橫波與縱波的區(qū)別 偏振偏振2 2、光波（電磁波）是橫波、光波（電磁波）是橫波振動(dòng)面振動(dòng)面uEHxo大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得1、自然光、自然光沒有優(yōu)勢方向沒有優(yōu)勢方向分解分解x xy y2I II II Iy yx x 無固定相位差無固定相位差自然光的表示法：自然光的表示法： 偏振態(tài)偏振態(tài): : 光矢量在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)的振光矢量在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)的振動(dòng)

2、狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得2、線偏振光、線偏振光Eu u面對光的傳播方向看面對光的傳播方向看光矢量光矢量E振動(dòng)面振動(dòng)面線偏振光的表示法：線偏振光的表示法：光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)垂直板面大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得3、（橢）圓偏振光、（橢）圓偏振光 0 y yx z傳播方向傳播方向 /2xE觀測觀測右旋橢圓偏振光右旋橢圓偏振光觀測方向觀測方向觀測方向觀測方向左旋橢圓偏振光左旋橢圓偏振光觀測方向觀測方向右旋圓偏振光右旋圓偏振光大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線

3、偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得表示法表示法xEy0EyEx)cos(0tkzEEx)2cos(0tkzEEy0E園偏振光園偏振光可分解為兩個(gè)振幅相等，頻率相同、位相可分解為兩個(gè)振幅相等，頻率相同、位相差差 /2/2的線偏振光的合成。的線偏振光的合成。3、（橢）圓偏振光、（橢）圓偏振光)cos(0tkzEExx)cos(0tkzEEyy2002020sincos)( 2)()(yyxxyyxxEEEEEEEEyEyE0 xExE00E表示法表示法 橢圓偏振光：橢圓偏振光：光矢量在旋轉(zhuǎn)過程中大小不斷改變，光光矢量在旋轉(zhuǎn)過程中大小不斷改變，光矢量的端跡是個(gè)橢圓，這種光叫橢圓偏振光。它可看作矢量的

4、端跡是個(gè)橢圓，這種光叫橢圓偏振光。它可看作兩個(gè)振動(dòng)方向垂直、位相差一定、振幅不相等的兩個(gè)線兩個(gè)振動(dòng)方向垂直、位相差一定、振幅不相等的兩個(gè)線偏振光的疊加。偏振光的疊加。3、（橢）圓偏振光、（橢）圓偏振光yEyE0 xExE0020yEyE0 xExE000yEyE0 xExE002yEyE0 xExE002yEyE0 xExE00yEyE0 xExE0023yEyE0 xExE0023yEyE0 xExE002233、（橢）圓偏振光、（橢）圓偏振光大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得4、部分偏振光、部分偏振光自然光自然光 線偏振光線偏振光部分偏振光部分偏振光

5、 分解分解部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得1 1、偏振片、偏振片偏振片能強(qiáng)烈吸收入射光矢量某偏振片能強(qiáng)烈吸收入射光矢量某一一方向方向的光振動(dòng)的光振動(dòng)，而而讓與這一方向讓與這一方向垂直垂直的光振動(dòng)通過的光振動(dòng)通過。偏振片的原理偏振片的原理：利用透光材料的某種光學(xué)的不對稱性利用透光材料的某種光學(xué)的不對稱性x yzz線柵起偏器線柵起偏器 入射入射電磁波電磁波平行于導(dǎo)線的電平行于導(dǎo)線的電矢量在導(dǎo)線中激矢量在導(dǎo)線中激起 電 流 ， 被起 電 流

6、 ， 被JouleJoule熱耗掉。熱耗掉。偏振片的偏振化方向（通光方向）：偏振片的偏振化方向（通光方向）： 表示該偏振片允許通過的光振動(dòng)方向表示該偏振片允許通過的光振動(dòng)方向大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得聚乙烯醇薄膜加熱拉伸，使碳?xì)浠衔锓志垡蚁┐急∧ぜ訜崂?，使碳?xì)浠衔锓肿有纬涉湢睿呷氲庖褐?，形成碘鏈。子形成鏈狀，沁入碘液中，形成碘鏈。通光方向或偏振通光方向或偏振化方向化方向線偏振光線偏振光非偏振光非偏振光1 1、偏振片、偏振片大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得2、馬呂斯定理、馬呂斯定理 02I I1P

7、P0I I2P P/E E0E E E E偏振化方向偏振化方向cos0E E ? I I20cosI I大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得3、檢偏、檢偏大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得3、檢偏、檢偏大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得用偏振器件分析、檢驗(yàn)光的偏振態(tài)用偏振器件分析、檢驗(yàn)光的偏振態(tài)：I?P待檢光待檢光1 1、自然光或園偏振光入射，轉(zhuǎn)動(dòng)、自然光或園偏振光入射，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片偏振片I I不變；不變；

8、2 2、部分偏振光或橢圓偏振光入射，、部分偏振光或橢圓偏振光入射，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片I I變，無消光；變，無消光；3 3、 線偏振光入射，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片線偏振光入射，轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片I I變，有消光。變，有消光。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得l太陽鏡，照相機(jī)的濾光鏡，濾掉不必要的反射光；太陽鏡，照相機(jī)的濾光鏡，濾掉不必要的反射光；有反射光干擾的櫥窗有反射光干擾的櫥窗在照相機(jī)鏡頭前加偏在照相機(jī)鏡頭前加偏振片消除了反射光的振片消除了反射光的干擾干擾大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得l制成偏振攝像鏡頭、偏光眼鏡，觀看立體電影

9、。制成偏振攝像鏡頭、偏光眼鏡，觀看立體電影。l制作車窗、飛機(jī)舷窗。制作車窗、飛機(jī)舷窗。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得1、反射和折射時(shí)光的偏振反射和折射時(shí)光的偏振空空氣氣i玻璃玻璃i部分偏振光部分偏振光反射光反射光中中垂直入射面的分量比例大；垂直入射面的分量比例大；折射光折射光中中平行入射面的分量比例大；平行入射面的分量比例大；入射角入射角i 變變 反射、折射光的偏振度也變。反射、折射光的偏振度也變。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得2、布儒斯特定律、布儒斯特定律1n2nb bi i12n nn ni ib b

10、tgb bi i線偏振光線偏振光部分偏振光部分偏振光b bi i布儒斯特角布儒斯特角大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得若：若： n1 =1.00 （空氣），（空氣），n2 =1.50（玻璃），（玻璃），則：則：056 b bi i034 b bi i空氣空氣 玻璃玻璃玻璃玻璃 空氣空氣互余互余玻璃玻璃空空氣氣056034空空氣氣034玻玻璃璃056大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得 思考思考 ：玻璃玻璃空空氣氣b bi ib bi i?bi2 bi總能量的總能量的7.5%大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振

11、光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得玻璃片堆起偏玻璃片堆起偏入射自然光入射自然光玻璃片堆玻璃片堆0I b bi i近于線偏振光近于線偏振光I玻璃片堆玻璃片堆大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得3、應(yīng)用、應(yīng)用外腔式激光管加布儒斯特窗實(shí)現(xiàn)對極化狀態(tài)的選擇外腔式激光管加布儒斯特窗實(shí)現(xiàn)對極化狀態(tài)的選擇垂直分量損耗大，不能形成激光，平行分量形成激光。垂直分量損耗大，不能形成激光，平行分量形成激光。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得例例1 1：如果兩偏振片堆疊在一起，且兩偏振化方向之：如果兩偏振片堆疊在一起，且兩偏振化方向之間的夾角為

12、間的夾角為60 ，假設(shè)二者對光無吸收，光強(qiáng)為，假設(shè)二者對光無吸收，光強(qiáng)為I0的的自然光垂直入射在自然光垂直入射在偏振片上，則出射光光強(qiáng)為：偏振片上，則出射光光強(qiáng)為：（A）80I（B）830I（C）40I（D）430I例例2 2：一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它垂：一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它垂直通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，直通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強(qiáng)度最大值是最小值的測得透射光強(qiáng)度最大值是最小值的5倍，那么入射光中倍，那么入射光中自然光與線偏振光的光強(qiáng)比值為自然光與線偏振光的光強(qiáng)比值為 。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振

13、光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得例例3 3：自然光從空氣射到玻璃的界面上，當(dāng)入射角為：自然光從空氣射到玻璃的界面上，當(dāng)入射角為6060 時(shí)，反射光是完全偏振光，則玻璃的折射率是：時(shí)，反射光是完全偏振光，則玻璃的折射率是：（A）31（B）32（C）23（D）3例例4 4：如果從一池靜止的水（：如果從一池靜止的水（n=1.33）的表面反射的表面反射來的太陽光是來的太陽光是完全偏振光，那么太陽的仰角（如圖）完全偏振光，那么太陽的仰角（如圖）大致等于大致等于 ，在這反射光中光矢量的方，在這反射光中光矢量的方向向 。 大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得例例5 5：某

14、透明媒質(zhì)對于空氣的全反射臨界角為：某透明媒質(zhì)對于空氣的全反射臨界角為4545 ，光，光從空氣射向此介質(zhì)時(shí)的布儒斯特角是從空氣射向此介質(zhì)時(shí)的布儒斯特角是 . .例例6: 6: 一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃（如圖），如圖），設(shè)入射角等于布儒斯特角設(shè)入射角等于布儒斯特角ib，則在界面，則在界面2的反射光（）的反射光（）i012（A）光強(qiáng)為零；）光強(qiáng)為零；（ B）是完全偏振光且光矢量）是完全偏振光且光矢量的振動(dòng)方向垂直于入射面；的振動(dòng)方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量）是完全偏振光且光矢量的振動(dòng)方向平行于入射面；的振動(dòng)方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。）是部分偏振光。大學(xué)大學(xué)物理物理4-6-1光光的偏振態(tài)線偏振光的獲得的偏振態(tài)線偏振光的獲得一、光的偏振態(tài)一、光的偏振