7光的偏振課件

光的偏振第7章光的偏振第7章1一、橫波的偏振性振動面：通過波的傳播方向且包含振動矢量的平面。偏振:

波的振動方向相對傳播方向的不對稱性。光矢量振動面v0HE光的偏振態(tài):光矢量在與光傳播方向垂直的平面內的振動狀態(tài)。7.1自然光和偏振光一、橫波的偏振性振動面：通過波的傳播方向且包含振動矢量的平面2普通光源中同一時刻有許多原子同時發(fā)光，其波列相互獨立，振動方向、初位相任意，在觀察時間（遠大于原子發(fā)光時間）內，光矢量沿各個方向振幅相等，這樣的光稱為自然光。如果用某種方法濾去其他方向的光振動，只留下某一方向的光振動，這樣的光稱為完全偏振光或線偏振光。如果只濾去部分其他方向的光振動，仍然留下某一方向的全部光振動，這樣的光稱為部分偏振光。普通光源中同一時刻有許多原子同時發(fā)光，其波列相互獨立，振動方3二、自然光一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：光振動的振幅在垂直于光波的傳播方向上，既有時間分布的均勻性，又有空間分布的均勻性。二、自然光一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、4二、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始終不變，只沿一個固定方向振動。線偏振光的表示法：光振動平行板面光振動垂直板面二、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方5四、部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振動較強垂直板面的光振動較強··四、部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直6起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。檢偏：檢查入射光的偏振性。透光軸方向自然光偏振片線偏振光一、偏振片的起偏和檢偏將待檢查的入射光垂直入射偏振片，緩慢轉動偏振片，觀察光強的變化，確定光的偏振性。7.2起偏和檢偏馬呂斯定律起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。檢偏：檢查入7.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，8.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，9.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，10.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，11.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，12.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，13.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，14.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化兩偏振片的偏振化方向相互垂直光強為零.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，15.....檢偏器自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變自然光.....檢偏器自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變自然光16.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變17.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變18.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變19.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變20.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變21.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變22.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變23二.馬呂斯定律-----線偏振光的振動方向與檢偏器的透光軸方向之間的夾角。如果入射線偏振光的光強為I0，透過檢偏器后，透射光的光強I為二.馬呂斯定律-----線偏振光的振動方向與檢偏器的透光24例使自然光通過兩個透光軸方向相交60o的偏振片，透射光強為I1，今在兩偏振片之間插入另一與前兩偏振片夾角30o的偏振片，問透射光強為多少？若將該偏振片放在前兩塊偏振片之后，方位不變，透射光強又是多少？通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強例使自然光通過兩個透光軸方向相交60o的偏振片，透射光強為I25通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強再插入一片偏振片后：通過第三片偏振片后的光強若將該偏振片放在前兩塊偏振片之后，方位不變，透射光強是通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強再插入一片偏26自然光部分偏振光反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光7.3反射和折射時光的偏振布儒斯特定律自然光部分反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化部分27反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角等于某一特定值i0且滿足這時反射光成為線偏振光。布儒斯特定律自然光線偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角垂直入射平面反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角等于28利用玻璃片堆產生線偏振光i0(接近線偏振光)玻璃片堆最后獲得兩束振動面互相垂直的線偏振光利用玻璃片堆產生線偏振光i0(接近線偏振光)玻璃片堆最后獲得29例如圖，三種透明介質n1=1.00、n2=1.43、n3，各界面相互平行，一束自然光入射后，在兩個界面上的反射光都是線偏振光，問入射角i和折射率n3是多少？根據布儒斯特定律n1n2n3i此折射角a等于介質2、3界面上的入射角設在介質2中折射角為aa例如圖，三種透明介質n1=1.00、n2=1.43、n3，各30一、雙折射現象尋常光和非常光對于各向異性晶體，一束光射入晶體后，可以觀察到有兩束折射光的現象。尋常光線(o光)-----遵守折射定律非常光線(e光)-----不遵守折射定律o光和e光都是線偏振光。7.4光的雙折射一、雙折射現象尋常光和非常光對于各向異性晶31光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石32光光雙折射當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉紙面方解石晶體光光雙當方解石晶體旋轉時紙面方解石33光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石34光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石35二、晶體的光軸與光線的主平面當光在晶體內沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。“光軸”是一特殊的“方向”,不是指一條直線。凡平行于此方向的直線均為光軸。單軸晶體：只有一個光軸的晶體雙軸晶體：有兩個光軸的晶體AB光軸102°二、晶體的光軸與光線的主平面當光在晶體內沿某個特殊36主平面：晶體中某條光線與晶體光軸構成的平面。e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····o光的振動面垂直于o光的主平面e光的振動面在e光的主平面內主截面：由晶體光軸和晶體表面法線方向組成的平面。主平面：晶體中某條光線與晶體光軸構成的平面。e光光軸e光的o37尋常光o光與非常光e光的區(qū)別：o光遵守折射定律，它在晶體內沿各個方向傳播的折射率為一常數（對某一單色光），折射面與入射面共面；光振動垂直自己的主平面。e光不遵守通常的折射定律，其折射率隨入射角改變而改變，折射面與入射面不一定共面。光振動在自己的主平面內。在光軸方向，o光與e光具有相同的速率。當入射光在主截面內時，o光與e光的主平面重合，其振動方向相互垂直。（最簡單的模型）尋常光o光與非常光e光的區(qū)別：38一、橢圓偏振光與圓偏振光....通過d后，位相差*7.5偏振光的干涉一、橢圓偏振光與圓偏振光....通過d后，位相差*7.539四分之一波片二分之一波片通過晶片后的光成為圓偏振光通過晶片后的光成為線偏振光，振動方向旋轉900。四分之一波片二分之一波片通過晶片后的光成為圓偏振光通過晶片后40二、偏振光干涉....透光軸相互垂直振幅相等的相干光是一對二、偏振光干涉....透光軸相互垂直振幅相等的相干光是一對41光強決定于兩束光的總位相差第一項為兩光通過晶片產生的位相差第二項是由于方向相反引起的附加位相差干涉的明暗條件色偏振光強決定于兩束光的總位相差第一項為兩光通過晶片產生的位相差干42三、人為雙折射現象某些晶體在受到外界作用時失去各向同性的性質，也呈現雙折射現象。1、光彈性效應——應力雙折射在機械應力作用下，顯示光學各向異性兩偏振光通過厚度為d介質后產生的位相差三、人為雙折射現象某些晶體在受到外界作用時失去各向同性的性質432、克爾效應——電致雙折射在強電場作用下，使分子定向排列，獲得各向異性應用：光開關..透光軸相互垂直2、克爾效應——電致雙折射在強電場作用下，使分子定向排列，獲44線偏振光通過某些透明物質時，線偏振光的振動面將旋轉一定的角度，這種現象稱為振動面的旋轉，也稱旋光現象。..未放置C，P2后視場黑暗放置C后，旋轉P2一定角度，視場又變黑暗*7-6

旋光現象線偏振光通過某些透明物質時，線偏振光的振動面將旋轉一定451、不同的旋光物質可以使線偏振光的振動面向不同方向旋轉。右旋物質左旋物質2、振動面的旋轉角與波長有關，波長給定則與旋光物質的厚度d有關。3、偏振光通過糖溶液、松節(jié)油時，振動面的旋轉角1、不同的旋光物質可以使線偏振光的振動面右旋物質左旋46光的偏振第7章光的偏振第7章47一、橫波的偏振性振動面：通過波的傳播方向且包含振動矢量的平面。偏振:

波的振動方向相對傳播方向的不對稱性。光矢量振動面v0HE光的偏振態(tài):光矢量在與光傳播方向垂直的平面內的振動狀態(tài)。7.1自然光和偏振光一、橫波的偏振性振動面：通過波的傳播方向且包含振動矢量的平面48普通光源中同一時刻有許多原子同時發(fā)光，其波列相互獨立，振動方向、初位相任意，在觀察時間（遠大于原子發(fā)光時間）內，光矢量沿各個方向振幅相等，這樣的光稱為自然光。如果用某種方法濾去其他方向的光振動，只留下某一方向的光振動，這樣的光稱為完全偏振光或線偏振光。如果只濾去部分其他方向的光振動，仍然留下某一方向的全部光振動，這樣的光稱為部分偏振光。普通光源中同一時刻有許多原子同時發(fā)光，其波列相互獨立，振動方49二、自然光一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：光振動的振幅在垂直于光波的傳播方向上，既有時間分布的均勻性，又有空間分布的均勻性。二、自然光一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、50二、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始終不變，只沿一個固定方向振動。線偏振光的表示法：光振動平行板面光振動垂直板面二、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方51四、部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振動較強垂直板面的光振動較強··四、部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直52起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。檢偏：檢查入射光的偏振性。透光軸方向自然光偏振片線偏振光一、偏振片的起偏和檢偏將待檢查的入射光垂直入射偏振片，緩慢轉動偏振片，觀察光強的變化，確定光的偏振性。7.2起偏和檢偏馬呂斯定律起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。檢偏：檢查入53.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，54.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，55.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，56.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，57.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，58.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，59.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，60.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，光強發(fā)生變化兩偏振片的偏振化方向相互垂直光強為零.....起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉的檢偏器，61.....檢偏器自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變自然光.....檢偏器自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變自然光62.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變63.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變64.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變65.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變66.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變67.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變68.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變.....檢偏器自然光自然光通過旋轉的檢偏器，光強不變69二.馬呂斯定律-----線偏振光的振動方向與檢偏器的透光軸方向之間的夾角。如果入射線偏振光的光強為I0，透過檢偏器后，透射光的光強I為二.馬呂斯定律-----線偏振光的振動方向與檢偏器的透光70例使自然光通過兩個透光軸方向相交60o的偏振片，透射光強為I1，今在兩偏振片之間插入另一與前兩偏振片夾角30o的偏振片，問透射光強為多少？若將該偏振片放在前兩塊偏振片之后，方位不變，透射光強又是多少？通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強例使自然光通過兩個透光軸方向相交60o的偏振片，透射光強為I71通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強再插入一片偏振片后：通過第三片偏振片后的光強若將該偏振片放在前兩塊偏振片之后，方位不變，透射光強是通過第一片偏振片后的光強通過第二片偏振片后的光強再插入一片偏72自然光部分偏振光反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光7.3反射和折射時光的偏振布儒斯特定律自然光部分反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化部分73反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角等于某一特定值i0且滿足這時反射光成為線偏振光。布儒斯特定律自然光線偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角垂直入射平面反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角等于74利用玻璃片堆產生線偏振光i0(接近線偏振光)玻璃片堆最后獲得兩束振動面互相垂直的線偏振光利用玻璃片堆產生線偏振光i0(接近線偏振光)玻璃片堆最后獲得75例如圖，三種透明介質n1=1.00、n2=1.43、n3，各界面相互平行，一束自然光入射后，在兩個界面上的反射光都是線偏振光，問入射角i和折射率n3是多少？根據布儒斯特定律n1n2n3i此折射角a等于介質2、3界面上的入射角設在介質2中折射角為aa例如圖，三種透明介質n1=1.00、n2=1.43、n3，各76一、雙折射現象尋常光和非常光對于各向異性晶體，一束光射入晶體后，可以觀察到有兩束折射光的現象。尋常光線(o光)-----遵守折射定律非常光線(e光)-----不遵守折射定律o光和e光都是線偏振光。7.4光的雙折射一、雙折射現象尋常光和非常光對于各向異性晶77光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石78光光雙折射當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉紙面方解石晶體光光雙當方解石晶體旋轉時紙面方解石79光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石80光光當方解石晶體旋轉時o光不動，e光圍繞o光旋轉雙折射紙面方解石晶體光光當方解石晶體旋轉時雙紙面方解石81二、晶體的光軸與光線的主平面當光在晶體內沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸?！肮廨S”是一特殊的“方向”,不是指一條直線。凡平行于此方向的直線均為光軸。單軸晶體：只有一個光軸的晶體雙軸晶體：有兩個光軸的晶體AB光軸102°二、晶體的光軸與光線的主平面當光在晶體內沿某個特殊82主平面：晶體中某條光線與晶體光軸構成的平面。e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····o光的振動面垂直于o光的主平面e光的振動面在e光的主平面內主截面：由晶體光軸和晶體表面法線方向組成的平面。主平面：晶體中某條光線與晶體光軸構成的平面。e光光軸e光的o83尋常光o光與非常光e光的區(qū)別：o光遵守折射定律，它在晶體內沿各個方向傳播的折射率為一常數（對某一單色光），折射面與入射面共面；光振動垂直自己的主平面。e光不遵守通常的折射定律，其折射率隨入射角改變