第19章光的偏振

1、 19-1 19-1 自然光和偏振光自然光和偏振光 19-219-2 起偏和檢偏起偏和檢偏 偏振片偏振片 19-3 19-3 反射和折射時(shí)光的偏振反射和折射時(shí)光的偏振 19-4 19-4 光的雙折射光的雙折射 19-1 19-1 自然光和偏振光自然光和偏振光 非偏振光（自然光）非偏振光（自然光）完全偏振光完全偏振光部分偏振光部分偏振光線偏振光線偏振光橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光光光光的偏振態(tài)光的偏振態(tài)光是橫波光是橫波, ,有偏振現(xiàn)象。有偏振現(xiàn)象。1 1線偏振光線偏振光(a)光矢量光矢量 始終沿某一方向振動(dòng)。始終沿某一方向振動(dòng)。E(b)光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面2.2.橢圓偏振光圓

2、偏振光橢圓偏振光圓偏振光 光矢量在垂直于傳播方向的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其端光矢量在垂直于傳播方向的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其端點(diǎn)軌跡為橢圓或圓。點(diǎn)軌跡為橢圓或圓。 根據(jù)矢量旋轉(zhuǎn)方向不同橢圓（圓）偏振光可分根據(jù)矢量旋轉(zhuǎn)方向不同橢圓（圓）偏振光可分為為左旋光左旋光和和右旋光右旋光。(a)(b)3 3非偏振光（自然光）非偏振光（自然光） 無論在哪一個(gè)方向上光矢量的振動(dòng)都不比其無論在哪一個(gè)方向上光矢量的振動(dòng)都不比其它方向占優(yōu)勢。它方向占優(yōu)勢。8yxEE xyxIIII2 自然光的表示法：沒有優(yōu)勢方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、的、等幅的、不相干不相干

3、的線偏振光。的線偏振光。不相干4.4.部分偏振光部分偏振光 介于線偏振光與自然光之間的情形，可看成介于線偏振光與自然光之間的情形，可看成線偏振光與自然光的混合。線偏振光與自然光的混合。(a)(b) 19-219-2 起偏和檢偏起偏和檢偏 偏振片偏振片1 1偏振光的獲得與檢驗(yàn)偏振光的獲得與檢驗(yàn)1.1 1.1 偏振片：偏振片：只讓某一方向的光振動(dòng)通過而吸收與只讓某一方向的光振動(dòng)通過而吸收與這一方向相反的光振動(dòng)。這一方向相反的光振動(dòng)。1.2 1.2 起偏與檢偏起偏與檢偏起偏：起偏：A：自然光，：自然光，B、C：線偏振光：線偏振光 ABCP1P2 二向色性 : 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動(dòng) , 而只

4、讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過, 這種性質(zhì)稱二向色性 . 偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向 ： 當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí)，它只讓某一特定方向的光通過，這個(gè)方向叫此偏振片的偏振化方向 . 起 偏021I偏振化方向0I起偏器1 1偏振片的 起偏和檢偏檢偏器 檢 偏起偏器檢偏：檢偏： ABA：自然光：自然光B：亮度不變：亮度不變A：線偏振光：線偏振光B：最亮到全暗：最亮到全暗A(chǔ)：部分偏振光：部分偏振光B：亮度變化，但不全暗：亮度變化，但不全暗2.2.馬呂斯定律馬呂斯定律cos12AA 212cosII P2P1A1A2I0I1I2P1P2例例一強(qiáng)度為一強(qiáng)度為I0自然光相繼通過兩偏

5、振自然光相繼通過兩偏振化方向夾角為化方向夾角為300的偏振片，求出射的偏振片，求出射光的強(qiáng)度。光的強(qiáng)度。01)2/1 (II 0020212)8/3(30cos)2/1 (cosIIII解：19-3 19-3 反射和折射時(shí)光的偏振反射和折射時(shí)光的偏振 1 1反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 i i rSRn1n2R入射角i 變 反射、折射光的偏振度也變。2 2布儒斯特定律布儒斯特定律201tannin當(dāng)入射角滿足：當(dāng)入射角滿足： i0+r=/2 i0i0rSRRn2n1 玻璃玻璃片堆片堆當(dāng)當(dāng) 時(shí)反射光是線偏振的，可用來起偏。但單時(shí)反射光是線偏振的，可用來起偏。但單次反射的反射光強(qiáng)太低（

6、只占次反射的反射光強(qiáng)太低（只占1515），而且方向發(fā)），而且方向發(fā)生變化，使用不方便。因此更多利用生變化，使用不方便。因此更多利用 時(shí)的折時(shí)的折射光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。射光起偏，并采用玻璃片堆增大透射光的偏振度。0ii 0ii 利用多次折射產(chǎn)生偏振光利用多次折射產(chǎn)生偏振光 攝影用的偏光鏡如選擇適當(dāng)角度可消除或減弱攝影用的偏光鏡如選擇適當(dāng)角度可消除或減弱水和玻璃等非金屬表面的反光水和玻璃等非金屬表面的反光 這是為什么這是為什么? ?有反射光干擾的櫥窗有反射光干擾的櫥窗在照相機(jī)鏡頭前加偏振在照相機(jī)鏡頭前加偏振片消除了反射光的干擾片消除了反射光的干擾 19-4 19-4 光的雙折

7、射光的雙折射 1 1雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象 光進(jìn)入各向異性的媒質(zhì)后，折射光分裂稱為兩光進(jìn)入各向異性的媒質(zhì)后，折射光分裂稱為兩束沿不同方向傳播的光線。其中一束滿足折射定律，束沿不同方向傳播的光線。其中一束滿足折射定律，這束光線稱為這束光線稱為尋常光（尋常光（o光），光），另一束光線不滿足另一束光線不滿足折射定律，稱為折射定律，稱為非尋常光（非尋常光（e光）。光）。e光折射線也光折射線也不不一定一定在入射面內(nèi)。在入射面內(nèi)。2 2光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播2.1 2.1 光在晶體中的傳播速度光在晶體中的傳播速度o光波面光波面e光波面光波面光軸光軸(a) 正晶體正晶體vove光軸光軸o光波面光波面

8、e光波面光波面vove(b) 負(fù)晶體負(fù)晶體晶體的各晶體的各向異性：向異性：介電常數(shù)為介電常數(shù)為 x x , , y y 11 v光矢量垂直于光矢量垂直于光軸時(shí)，光軸時(shí)， 光矢量振動(dòng)方向與晶體光軸的夾角不同，光矢量振動(dòng)方向與晶體光軸的夾角不同，介電常數(shù)就不同，光的傳播速度也就不同。介電常數(shù)就不同，光的傳播速度也就不同。晶體的主折射率，正晶體、負(fù)晶體晶體的主折射率，正晶體、負(fù)晶體介電常數(shù)為介電常數(shù)為 z z光矢量光矢量 平行于平行于光軸時(shí)，光軸時(shí)，E33o光：oovcn no ，ne 稱為晶體的主折射率 正晶體：ne no負(fù)晶體：ne novot vet光軸點(diǎn)波源點(diǎn)波源votve t光軸eeevcnv e光：oonv (ve vo)如：石英、冰如：方解石、紅寶石vot光軸光軸vetvot2.2 2.2 光軸與主平面光軸與主平面 e光波面光波面光軸光軸voveo光波面光波面單軸晶體主平面：主平面：晶體中任一光線（晶體中任一光線（o光或光或e光）與光軸組成光）與光軸組成的平面的平面 光軸和主平面 主截面 2.3 2.3 o光和光和e光的偏振光的偏振 ioeoe3 3用惠更斯原理分析雙折射現(xiàn)象用惠更斯原理分析雙折射現(xiàn)象 3.1 3.1 o光和光和e