第2章波的傳播3(電磁波 偏振態(tài))

2.4電磁波一.電磁波的特性二.橫波與偏振現(xiàn)象三.光源的偏振狀態(tài)四.偏振狀態(tài)的(初步)檢驗(yàn)五.光在反射折射時(shí)的偏振1一.電磁波的特性1.電磁波是橫波2.電磁波的速度真空中的速度2一般透明介質(zhì)的說明：與物質(zhì)作用的主要物理量是電矢量通常稱為光矢量光波折射率為所以3.電磁波的能量能流密度坡印亭矢量在均勻各向同性線性介質(zhì)中能量密度電磁波的強(qiáng)度對電磁諧波在同一介質(zhì)中通常把強(qiáng)度直接寫成5二.橫波與偏振現(xiàn)象對傳播方向不對稱對傳播方向?qū)ΨQ機(jī)械橫波的檢驗(yàn)若振動方向平行AB

通若把AB旋90o，則不通橫波縱波6只有橫波有偏振現(xiàn)象而縱波無偏振問題2.如何檢驗(yàn)光的橫波性光矢量對傳播方向的偏振性在與物質(zhì)的作用過程中一定有所反映首先---用偏振片檢驗(yàn)通光方向通不通偏振片大分子物質(zhì)對振動方向反映出吸收系數(shù)不同通光方向或偏振化方向演示:兩個(gè)偏振片7形象說明偏振片的原理通光方向腰橫別扁擔(dān)進(jìn)不了城門81.線偏振光線偏振光的圖示也叫面偏振光偏振光完全偏振光三.光源的偏振狀態(tài)在紙面內(nèi)振動垂直紙面的振動9一個(gè)原子一次發(fā)光一定是偏振光如何得到可實(shí)用的線偏振光呢?特殊光源——如外腔式激光器更多的途徑是從普通光源中獲取普通光源的偏振態(tài)通常是自然光和部分偏振光102.自然光

普通光源發(fā)光：在人們觀察的時(shí)間內(nèi)

有無窮次的發(fā)光按統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)人們觀察到的將是：在垂直傳播方向的平面內(nèi)各個(gè)方向的光振動全有各個(gè)振動方向的強(qiáng)度相等亂是各個(gè)振動的無規(guī)混雜11在實(shí)際應(yīng)用中將光矢量分解為振幅相等的兩個(gè)垂直分量視研究的問題決定如何取坐標(biāo)軸如在從自然光中獲取偏振光時(shí)偏振片的通光方向就是首選的坐標(biāo)軸y或x圖示各個(gè)方向振動全有123.部分偏振光本質(zhì)上同自然光

但顯示出某個(gè)方向的振動較強(qiáng)些

通光方向用偏振片檢驗(yàn)圖示分量占優(yōu)分量占優(yōu)13第一如何判別光源的偏振態(tài)偏振光的檢驗(yàn)三個(gè)基本途徑原理：二向色性布儒斯特定律雙折射第二如何從普通光源中取得偏振光從實(shí)用的角度必須解決兩大問題14偏振化方向自然光振線偏光偏振片第一種從普通光源中獲取偏振光的方法利用偏振片（二向色性）可以獲取偏振光15四.偏振狀態(tài)的(初步)檢驗(yàn)所謂初步：

就上述三種偏振態(tài)的檢驗(yàn)而言實(shí)際上還有橢圓和園偏振態(tài)

1.裝置入射光出射光觀察出射光強(qiáng)的變化該偏振片稱檢偏器偏振片演示:偏振片16入射光出射光觀察出射光強(qiáng)的變化2.檢驗(yàn)消光不變?nèi)肷涔馊肷涔馊肷涔饩€偏振自然光部分偏振光強(qiáng)變化173.線偏振光通過偏振片后的光強(qiáng)馬呂斯定律

通光方向反映光矢量對傳播方向不對稱線偏振光18P1S光強(qiáng)I0的自然光通過偏振片后光強(qiáng)變?yōu)槎嗌?該偏振片可以從自然光中取得偏振光所以稱為起偏器理想偏振片19思考1：兩個(gè)正交偏振片中間再加一個(gè)偏振片，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？PA演示:三個(gè)偏振片20

思考2光強(qiáng)為I0的一束自然光,依次通過三個(gè)偏振片P1、P2、P3，已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，且偏振片無吸收。設(shè)P1和P2的偏振化方向的夾角為θ,若以入射光為軸旋轉(zhuǎn)P2，則通過這三個(gè)偏振片后的光強(qiáng)Ｉ是______。當(dāng)θ為______時(shí),I有最大值______。P1P2P3自然光21五.光在反射折射時(shí)的偏振1.現(xiàn)象2.布儒斯特定律3.玻片堆可獲得兩束線偏振光221.現(xiàn)象自然光入射在兩各向同性介質(zhì)表面觀察反射光折射光線的偏振狀態(tài)23現(xiàn)象1)一般入射角的情況反射光折射光都是部分偏振光

反射光中垂直入射面振動占優(yōu)折射光中平行入射面振動占優(yōu)242)特殊入射角的情況兩光偏振狀態(tài)反射光--完全偏振光折射光--部分偏振光反射光線與折射光線垂直(起偏角或布儒斯特角)入射角滿足252.布儒斯特定律光在兩各向同性介質(zhì)表面入射時(shí)如果入射角與兩介質(zhì)折射率存在下述關(guān)系平行入射面的光振動全透過這就是布儒斯特定律26思考：如果入射光中只有垂直入射面的振動分量，則反射光和透射光的偏振狀態(tài)如何？演示:布氏儀273.玻片堆可獲得兩束線偏振光28例：偏光鏡頭櫥窗設(shè)計(jì)