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* 第一节 光的偏振态 一，光的偏振性 第十五章 光的偏振 光波中光矢量(电场)的振动方向 与光的传播方向垂直。 光的传播方向 偏振态:光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态 为了研究光的性质，还必须研究光的振动是哪个方向，我们把光的这一性质称为光的偏振性 1. 自然光：各方向光振动振幅相同。 没有优势方向 自然光的分解 对自然光，若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，这样我们可用两个独立的,相互垂直且振幅相等的光振动来表示自然光 最常见的偏振态共5种:自然光、线偏振光、部分偏振光，圆偏振光及椭圆偏振光。2. 线偏振光：在垂直于传播方向的平面内，若光矢量只沿一个固定方向振动， E 播 传 方 向 振 动 面 · 面对光的传播方向看线偏振光 3. 部分偏振光：若光波中虽然包括一切方向的振动，但不同方向上的振幅不等 部分偏振光的分解 部分偏振光部分偏振光的分解 部分偏振光 右旋椭圆 偏振光 右旋圆 偏振光 圆偏振光, 椭圆偏振光 光矢量在垂直于光的传播方向的平面内,按一定频率旋转(左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆,这种光叫做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆,这种光叫做圆偏振光, 这相当于两个相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。 光的传 播方向 光的传 播方向 垂直方向同频率简谐振动的合成 分振动 x=A1cos(? t+? 1) y=A2cos(? t+? 2) 合运动 §2 偏振片与马吕斯定律 起偏器：从自然光获 得线偏振光的器件； 检偏器：用于鉴别光 的偏振状态的器件。 1. 偏振片偏振片的构造: 将硫酸碘金鸡钠霜晶粒定向排列并蒸镀在透明基片上,就制成偏振片。偏振片的特性: 能吸收某一方向的光振动而仅让与此方向垂直的光振动通过。· · · 线偏振光 · · · · · · · · · 光强无变化的是自然光; 光强有变化,但最小值不为 零的是部分偏振光; 光强有变化,但最小值为零 (消光)的是线偏振光。 线偏振光 线偏振光 线偏振光 光的偏振状态的鉴别 在垂直于入射光的平面内转动偏振片 马吕斯定律 I ? I0 P ?是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。上式称为马吕斯定律。强度为Io的线偏振光,透过检偏片后,透射光的强度(不考虑吸收)为： E=E0cos? P E0 ? 解 : 令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2 /2。按照马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为 例1 用两偏振片平行放置，在它们的偏振化方向成300角时，观测一自然光光源，又在成600角时，观察另一自然光光源，两次所得的强度相等。求两光源光强之比 例题2 一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。 解 设入射光中自然光的光强为I1，线偏振光的光强为I2，则透射光强 第3节 反射和折射时的偏振光· · · · · · · n1 n2 i i r · · 自然光在两种同性介质的分界面上反射和折射时，折射光和反射光都变为部分偏振光。反射光是以垂直于入射面的光振动为主的部分偏振光，折射光是以平行于入射面的光振动为主的部分偏振光。 不同偏振态的光在发生反射和折射时所表现出的光学性质 反射光垂直折射射光 n1sinio=n2sinr sinr =cosio=sin(90o-io)于是有： io+r =90o。 · · · · · · · n1 n2 i i r · · · · · · · · n1 n2 i0 i0 r · · · 布儒斯特定律为了增大折射光的偏振化程度，可以采用若干相互平行，由相同玻璃片组成的玻璃 · · · · · · · · · · · · i0 (接近线偏振光) · · · · · · · · · · · · · · · · · · 玻璃堆 例题3 画出下列图中的反射光和折射光。 n1 n2 (a) i n1 n2 (b) io n1 n2 (c)i不同偏振态的光所表现出的光学性质不一样 要研究光的性质，确实需要研究光的偏振性， 第4节 光在晶体中的双折射 一、双折射现象 不同偏振态的光在媒质中传播时所表现的光学性质 同时还存在另一类媒质,方解石(化学成分是CaCO3)、石英、云母等,光在其中传播时,沿着不同方向有不同的传播速率,这样的媒质称为光学各向异性媒质。光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现。 有些透明媒质,如玻璃、水、肥皂液等,不论光沿哪个方向,传播速度都是相同的,媒质只有一个折射率,这样的媒质称为光学各向同性媒质。 一束