第十七章 波動(dòng)光學(xué)偏振

光的波動(dòng)性光的干涉、衍射.光波是橫波光的偏振.機(jī)械波穿過(guò)狹縫17-10光的偏振波的振動(dòng)方向?qū)鞑シ较虻牟粚?duì)稱(chēng)性，稱(chēng)為偏振。只有橫波才有偏振現(xiàn)象第1頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光是橫波，光矢量E的振動(dòng)方向?qū)鞑シ较蚓哂胁粚?duì)稱(chēng)性，稱(chēng)為光的偏振。播傳方向通光方向面向播方傳動(dòng)振振動(dòng)面第2頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一.光的偏振態(tài)光矢量只沿某一固定方向振動(dòng)的光.又稱(chēng)平面偏振光1.線(xiàn)偏振光(完全偏振光平面偏振光)符號(hào)表示振動(dòng)面光矢量2.自然光(完全非偏振光）無(wú)窮多個(gè)振幅相等，振動(dòng)方向各異，彼此間無(wú)固定的相位關(guān)系的光振動(dòng)的組合，稱(chēng)為自然光。第3頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.自然光(完全非偏振光）無(wú)窮多個(gè)振幅相等，振動(dòng)方向各異，彼此間無(wú)固定的相位關(guān)系的光振動(dòng)的組合，稱(chēng)為自然光?？捎脙蓚€(gè)振動(dòng)方向相互垂直，振幅相等，互不相干的線(xiàn)偏振光來(lái)表示。非相干沒(méi)有占優(yōu)的方向和振幅符號(hào)表示第4頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三部分偏振光介于線(xiàn)偏振光和自然光之間的情形，可看成自然光和線(xiàn)偏振光的混合。某一方向的光振動(dòng)比與之垂直方向上的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的光為部分偏振光.符號(hào)表示4.橢圓偏振光和圓偏振光光矢量在沿著光的傳播方向前進(jìn)的同時(shí)，還繞著傳播方向均勻旋轉(zhuǎn)。第5頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.橢圓偏振光和圓偏振光若光矢量大小不斷改變，其端點(diǎn)在垂直傳播方向的平面內(nèi)的投影為橢圓，這種光叫橢圓偏振光。若光矢量大小不變，橢圓偏振光就變成了圓偏振光。光矢量在沿著光的傳播方向前進(jìn)的同時(shí)，還繞著傳播方向均勻旋轉(zhuǎn)。右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光第6頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二.線(xiàn)偏振光的獲得和檢驗(yàn)----偏振片起偏與檢偏二向色性:

偏振片：把具有二向色性的物質(zhì)(例如硫酸碘奎寧)涂于透明薄片上，即成偏振片(P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振動(dòng)通過(guò)，該方向稱(chēng)為偏振化方向.1928年,一位19歲的美國(guó)大學(xué)生（E.H.Land）發(fā)明了一種由自然光獲得線(xiàn)偏振光的平面片狀器件，稱(chēng)為偏振片。某些晶體對(duì)某一方向的光振動(dòng)有強(qiáng)烈吸收,而只讓與該方向垂直的光振動(dòng)通過(guò),這種性質(zhì)稱(chēng)二向色性.偏振片線(xiàn)偏振光自然光偏振化方向(透振方向)偏振化方向的標(biāo)記·自然光近線(xiàn)偏振光光軸電氣石晶片··第7頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

起偏

檢偏起偏器檢偏器起偏器偏振光的獲得與檢驗(yàn)自然光偏振光偏振化方向第8頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三018090270透振方向偏振片(作起偏器)自然光線(xiàn)偏振光人眼不能鑒別光的偏振性,但可再用一個(gè)偏振片來(lái)鑒別.第9頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三模擬演示018090270018090270自然光偏振片(作檢偏器)偏振片(作起偏器)檢偏現(xiàn)象模擬演示(office2003)兩偏振片的透振方向平行時(shí),重疊區(qū)光強(qiáng)輸出最大.兩偏振片的透振方向正交時(shí),重疊區(qū)光強(qiáng)輸出為零.偏振光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)發(fā)生變化第10頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三018090270自然光自然光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的檢偏器，光強(qiáng)不變第11頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三消光不變?nèi)肷涔馊肷涔馊肷涔饩€(xiàn)偏振自然光部分偏振光強(qiáng)變化(轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片)不消光結(jié)論：第12頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三.馬呂斯定律

P1Sa偏振光I0振動(dòng)方向與P2偏振化方向之間的夾角理想偏振片關(guān)于線(xiàn)偏振光通過(guò)偏振片后的光強(qiáng)變化問(wèn)題（1880年）..P1P2自然光線(xiàn)偏振光A0A0I0IP2偏振化方向a·第13頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三-----馬呂斯定律即透過(guò)檢偏器的線(xiàn)偏振光的光強(qiáng)I與入射線(xiàn)偏振光光強(qiáng)Io的關(guān)系為a偏振光I0振動(dòng)方向與P2偏振化方向之間的夾角..P1P2自然光線(xiàn)偏振光A0A0I0IP2偏振化方向a·第14頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三a=0或a=1800時(shí),I=I0光強(qiáng)最強(qiáng)a=900或a=2700時(shí),I=0光強(qiáng)最弱----馬呂斯定律反映出光矢量的振動(dòng)方向?qū)鞑シ较虻牟粚?duì)稱(chēng)性..P1P2自然光線(xiàn)偏振光A0A0I0IP2偏振化方向a·第15頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三空氣入射面：入射光線(xiàn)和法線(xiàn)所成的平面.

反射光：垂直于入射面的光振動(dòng)占優(yōu).

折射光：平行于入射面的光振動(dòng)占優(yōu)17-11反射光和折射光的偏振——產(chǎn)生線(xiàn)偏振光的方法之二自然光入射到兩種各向同性介質(zhì)分界面觀(guān)察反射光折射光線(xiàn)的偏振狀態(tài)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一.布儒斯特定律玻璃第16頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三空氣玻璃2.特殊入射角的情況反射光--完全偏振光，且光振動(dòng)方向垂直于入射面折射光--部分偏振光當(dāng)以起偏角i0入射時(shí)，反射光與折射光垂直(i0稱(chēng)為起偏角或布儒斯特角)入射角滿(mǎn)足-----布儒斯特定律證明（由布儒斯特定律和折射定律）----自證推論第17頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例.若n1=1.00(空氣)，n2=1.50(玻璃)?；ビ嗖ＡА諝狻?=

18’5600.150.1

0i空氣→玻璃°==

42’3350.100.1

0i玻璃玻璃根據(jù)光的可逆性，當(dāng)入射光以角從介質(zhì)入射于界面時(shí)，此角即為布儒斯特角.第18頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三要提高反射線(xiàn)偏振光的強(qiáng)度，及透射光的偏振度可利用玻璃片堆的多次反射。3.玻璃片堆(透射光接近完全線(xiàn)偏振光強(qiáng)度幾乎50%)(反射光是完全線(xiàn)偏振光強(qiáng)度幾乎50%)自然光以起偏角i0入射時(shí)，反射光：完全偏振光，但光強(qiáng)只占入射光強(qiáng)的15%.界面2的反射光偏振態(tài)？玻璃21空氣第19頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.測(cè)量不透明介質(zhì)的折射率。利用布儒斯特定律2.在拍攝玻璃窗內(nèi)的物體時(shí)，加偏振片可去掉反射光的干擾。二.反射偏振的應(yīng)用未加偏振片加偏振