20光的偏振概述.ppt

* 17-2 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜 理解偏振的概念、自然光与偏振光的区别，了解线偏振光的获得方法和检验方法; 理解 Malus 定律及其本源，熟悉其应用； 理解 Brewster 定律及其本源（光在界面反射和折射时的偏振态变化） ，熟悉其应用； 了解双折射现象、偏振光的干涉、旋光效应. 　 第20章光的偏振要点 “光波是横波”： !有关概念的说明! 只有在真空中传播的电磁波（光波）才严格地是横波！ ［电磁波（光波）在介质中传播时，也可能有　纵向分量］ 光波（电磁波）在各向异性或有自由电荷的介质中传播时，就可能有纵向分量.[本章仅涉及理想介质中光的传播，故光都看成横波。] “光的偏振态”：是指光在[真空中]传播过程中，在垂直于传播方向的平面上光矢量的振动方向和振幅的分布状态。 !有关概念的说明! 英文：Polarization （“极化”） “偏振”： 有的教材中说“光波中光矢量的振动方向总是和光的传播方向垂直，光波的这一基本特性称为光的偏振”，这一说法不恰当！ 光的偏振指的是光矢量的振动方向［只］在某一特定方向取向，因此[在垂直于光的传播方向的平面内]不具有各向同性（光矢量分量的振幅不同）. 一、横波的偏振性 光的偏振现象是光的波动性的又一表现。 光的偏振，说明[在真空中传播的]光是横波。 光的偏振状态 (§20.1 ) 偏振面：通过波的传播方向且包含振动矢量的　　　　平面。 偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。 光的偏振态: 光矢量在与光的传播方向垂直的 平面内的振动[幅度分布]状态。 单个原子(分子)某一次发出的光只在某方向振动。 如大量原子发出的光的振动方向完全随机，则从统计平均上看，整个光源发出的光波中包含了所有方向的光振动，没有哪一个方向的光振动比其它方向更占优势，因此沿各[垂直于传播方向上]所有光矢量的振幅都相同。我们把具有这种特性的光称为自然光。 普通光源(包括太阳)所发出的光都是自然光。[注：太阳发出的光是自然光，并不保证我们看到的阳光都是自然光] 1. 自然光 二、光的几种偏振态 光矢量在与光的传播方向垂直的平面内的振幅分布各向同性（所有方向都有，且振幅相同）。 为了研究问题方便，我们通常把自然光中的各个方向的光振动都分解为两个相互垂直的分振动。 这样，就可以把自然光等价地看作是两个振动方向相互垂直的、振幅相等的、无固定相位的二独立光振动的叠加，其中每一个光振动的光强都等与自然光光强的一半。 表示自然光时，用圆点和短线分别代表垂直纸面和平行纸面的两个独立光振动。点和线均匀分布，数目相同，表示这两个分量在自然光中各占一半。 由于普通光源发光的随机性，这两个相互垂直的光振动没有确定的相位关系，因此它们是不相干的。 自然光的表示法 在垂直于传播方向的平面内，如果光矢量只沿一个固定的方向振动，这种光称为线偏振光(或称完全偏振光)。 线偏振光的光矢量方向和光的传播方向构成的平面叫做振动面。因为线偏振光沿传播方向各处的光矢量都在同一个振动面上，因此线偏振光也称为平面偏振光（有时也有人不准确地简称偏振光）。 2. 线偏振光 线偏振光(平面偏振光)的表示法： 光振动平行于板面 光振动垂直板面 3.部分偏振光 部分偏振光的表示法： · · · · · · 平行板面的光振动较强 垂直板面的光振动较强 · · 部分偏振光是介于自然光和线偏振光之间的一种偏振光 如果在垂直于光传播方向的平面内各方向都有光振动，但是各方向的振幅大小不同，存在一个占优势的振动方向，我们把这种光称为部分偏振光。 部分偏振光可以看成是自然光和线偏振光的混合。 　　以上介绍光的三类基本偏振状态时，并没考虑光在传播过程中偏振光矢量方向或振幅分布可能改变。 　　 　　如果光的光矢量，在传播时绕传播方向[均匀地]转动，且大小也[按某规律]变化会如何？ 4.椭圆和圆偏振光 如果光矢量的大小保持不变，则光矢量的端点在传播方向上的投影是一个圆，则称为圆偏振光。 如果光矢量的［振幅］大小也在不断变化,光矢量的端点在传播方向上的投影描绘出一个椭圆，则称此类光为椭圆偏振光。 0 y y x z 传播方向 ? / 2 x 某时刻左旋圆偏振光E 随z 的变化 E 规定 迎着光线看 光矢量顺时针旋转─右旋光； 光矢量逆时针旋转─左旋光； 右旋圆 偏振光 左旋椭圆 偏振光 　　一线偏振光可等效地看成是由一对振动矢量大小相同的左、右旋圆偏振光复合叠加而成。 　　一［椭］圆偏振光可看成是由一［振动矢量大小按一定规律变化的］线偏振光在行进中旋转而形成。 注意：