大學(xué)物理學(xué)-光的偏振

1、偏振：波的振動(dòng)方向相對(duì)于傳播方向的不對(duì)稱性。這就是說(shuō)，橫波具有偏振性，而縱波不具備偏振性。光是橫波，應(yīng)該具有偏振性?？v波的振動(dòng)相對(duì)于傳播方向是軸對(duì)稱的。橫波的振動(dòng)相對(duì)于傳播方向不是軸對(duì)稱的。縱波橫波一、橫波的偏振性1、自然光具有偏振性，卻是非偏振光軸對(duì)稱性自然光的偏振性被發(fā)光的隨機(jī)性所破壞或掩蓋。自然光的分解一般

對(duì)稱性自然光的表示垂直紙面的光振動(dòng)平行紙面的光振動(dòng)二、自然光沿某一方向的光振動(dòng)優(yōu)于其他方向的光,表示為：只有沿某一方向的光振動(dòng)的光，表示為：只有平行于紙面的光振動(dòng)只有垂直于紙面的光振動(dòng)垂直方向優(yōu)于平行方向平行方向優(yōu)于垂直方向三、線偏振光四、部分偏振光1、晶體（例如硫酸金雞鈉堿）的二向色性：對(duì)互相垂直的兩個(gè)分振動(dòng)光矢量具有選擇性吸收。起偏：把自然光變成偏振光。自然光通過這種晶體薄片，自然光只剩下一個(gè)方向的振動(dòng)，而另一個(gè)方向的振動(dòng)則被吸收。自然光是非偏振光，那么如何獲得偏振光呢？偏振片透光軸自然光偏振光一、偏振片的起偏、檢偏1）自然光通過偏振片后即成為線偏振光，線偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向相同。

2、偏振片的偏振化方向：允許通過光振動(dòng)的方向叫做偏振片的偏振化（透光軸）方向。2）若入射自然光的光強(qiáng)為I0，其通過偏振片后，光強(qiáng)降為I0/2。透光軸偏振片轉(zhuǎn)一周3、自然光、偏振光、部分偏振光的檢驗(yàn)線偏振光部分偏振光自然光光強(qiáng)變化且有消光光強(qiáng)變化且無(wú)消光光強(qiáng)無(wú)變化例在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋。若在兩縫后放一個(gè)偏振片，則()

(A)干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度加強(qiáng)；(B)干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度減弱；

(C)干涉條紋的間距變窄，且明紋的亮度減弱；

(D)無(wú)干涉條紋。B光強(qiáng)為I0的線偏振光，當(dāng)其振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向的成

角時(shí)，則透過偏振片的光強(qiáng)為：注意兩點(diǎn)：①入射光必須是線偏振光，不是自然光；②是與cos2

正比，而不是與cos

正比。

I0I二、馬呂斯定律馬呂斯定律的證明：

設(shè)入射線偏振光的振幅為A0，其振動(dòng)方向沿OM方向，與偏振片的偏振化方向ON成

角。由于只有平行于偏振化方向的振動(dòng)A//才能透過，由圖可知： 而光強(qiáng)

I

A2

例一束自然光入射到由四個(gè)偏振片組成的偏振片組上，四個(gè)偏振片的放置為：每個(gè)偏振片偏振化方向相對(duì)于前面一片順時(shí)針轉(zhuǎn)過30°角，設(shè)入射光強(qiáng)為I0，則通過第二片后光強(qiáng)變?yōu)?/p>

，通過第四片后光強(qiáng)變?yōu)?/p>

。I1I2I3I4例用相互平行的一束自然光和一束線偏振光構(gòu)成的混合光垂直照射在一偏振片上，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片時(shí)，發(fā)現(xiàn)透射光強(qiáng)的最大值為最小值的5倍，則入射光中，自然光強(qiáng)I0與線偏振光強(qiáng)I之比為＿＿＿＿。解：自然光經(jīng)過偏振片后的光強(qiáng)：而線偏振光經(jīng)過偏振片后的光強(qiáng)：

則經(jīng)過偏振片后的光強(qiáng)最大值是：

最小值是：由題意知：

因此：

光在兩種介質(zhì)界面上的行為比較復(fù)雜，例如：折射與反射定律：傳播方向可能改變；能流（振幅）將重新分配半波損失：位相可能突變偏振特性發(fā)生改變1、在一般情況下，反射光和折射光都是部分偏振光。2、反射光中是垂直入射面的E矢量占優(yōu)勢(shì)，在折射光中則是平行入射面的E矢量占優(yōu)勢(shì)。3、反射光、折射光偏振化的程度隨入射角i而變。1808年，馬呂斯發(fā)現(xiàn)，自然光入射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)：入射面：入射光線與法線組成的平面。入射面自然光法線部分偏振光部分偏振光一、反射光和折射光的偏振1812年布儒斯特發(fā)現(xiàn)：當(dāng)入射角為某角度

i0

，即滿足：時(shí)，反射光中只有垂直入射面的E矢量而成為線偏振光，但折射光仍為部分偏振光。--------布儒斯特定律布儒斯特角：使反射光成為全偏振光時(shí)的入射角i0。入射面自然光線偏振光部分偏振光二、布儒斯特定律折射定律布儒斯特定律：1）當(dāng)入射角為布儒斯特角時(shí)，反射線和折射線互相垂直，即：入射面自然光線偏振光部分偏振光討論：２）光強(qiáng)分配比例：雖然反射光是E矢量垂直于入射面的線偏振光，但反射光中的垂直分量只占入射光中全部垂直分量的15%，即反射偏振光非常微弱，這說(shuō)明了折射光依然是部分偏振光。折射光：３）分析反射與折射光的偏振性質(zhì)請(qǐng)分析下列情況反射與折射光的偏振性質(zhì)。２、測(cè)定不透明介質(zhì)的折射率１、用玻璃片堆獲取偏振光i0接近完全偏振光逐漸改變?nèi)肷浣牵瑱z測(cè)反射光剛好為線偏振光時(shí)，那么不透明介質(zhì)的折射率為：三、應(yīng)用例一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)入射角等于布儒斯特角，則在玻璃下界面的反射光是（）

(A)自然光；

(B)線偏振光且光振動(dòng)方向垂直于入射面；

(C)線偏振光且光振動(dòng)方