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* 第五章 光的偏振 （Polarization of light） §5.1 光的偏振状态 §5.2 线偏振光的获得与检验 §5.3 反射和折射光的偏振 §5.4 双折射现象 §5.5 椭圆偏振光和圆偏振光 §5.6 偏振光的干涉 §5.7人工双折射 §5.8 旋光现象 一. 自然光（natural light） 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。 自然光的表示法： 没有优势方向 自然光的分解 一束自然光可分解为两束振动方向相互 · · · 非相干 §5.1 光的偏振状态 二. 完全偏振光 E 播 传 方 向 振 动 面 · 面对光的传播方向看 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 E Ey Ex y x ? 1.线偏振光（linearly polarized light） 表示法： · · · · · 光振动垂直板面 光振动平行板面 右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 0 y y x z 传播方向 ? /2 x 某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化 E 2. 圆偏振光（circularly polarized light）和 线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。 椭圆偏振光（ellipticly polarized light） 为某个确定值的线偏振光的合成。 右旋圆偏振光的合成。 圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、 传播方向一致、 振动方向相互垂直、 相位差 反之， 线偏振光则可以看成是两束频率相同、 相位相同、 振幅相同、 传播方向亦相同的 左、 相位差? /2或3? /2 x y y x · ? ? x，y 振幅相同， 相位差不等于 0， 和 2? ? /2，?， 3? /2 三. 部分偏振光 表示法： 自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分偏 最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和 线偏振光的混合， 振光。 分解 非相干 平行板面的光振动较强 · · · · · · · · 垂直板面的光振动较强 就是这种部分偏振光， 天空的散射光和水面的反射光 它可以分解如下： 四. 偏振度（degree of polarization） Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强度 It —部分偏振光的总强度 In —部分偏振光中包含的自然光的强度 完全偏振光 （线、圆、椭圆） P = 1 自然光 （ 非偏振光） P = 0 部分偏振光 0 P 1 偏振度： §5.2 线偏振光的获得与检验 一. 起偏 ▲ 起偏的原理：利用某种光学的不对称性 ▲ 偏振片（Polaroid）P（获得线偏振光）： 微晶型： 分子型： x y z z 线栅起偏器 入射 电磁波 ▲ 起偏器（polarizer）：起偏的光学器件 · 非偏振光 线偏振光 光轴 电气石晶片 · · ——从自然光获得偏振光 形象说明偏振片的原理 通光方向 腰横别扁担进不了城门 非偏振光I0 线偏振光 I P 偏振化方向 （通光方向） 二. 马吕斯定律（Malus law） ? I0 I P P E0 ? E = E0cos? ▲ 线偏振光的起偏： ??马吕斯定律（1809） —— 消光 · · · 三. 线偏振光的检偏 检偏：用偏振器件检验光的偏振态 I ? P 待检光 若 I 不变 ? ？是什么光 若 I 变，有消光 ? ？是什么光 若 I 变，无消光 ? ？是什么光 然光混合而成的部分偏振光 思考 设入射光可能是自然光 线偏振光 或由线偏振光与自 或 旋转 演示 线偏振光的起偏和检偏 例1 在双缝干涉实验中,用单色自然光,在屏上形成干 涉条纹.若在两缝后放一个偏振片,则 (1)干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度加强. (2)干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度减弱. (3)干涉条纹的间距变窄,但明纹的亮度减弱. (4)无干涉条纹 例2 两偏振片堆在一起,一束自然光垂直入射其上时 180? 没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转动 时 透射光强度发生的变化为: (1)光强单调增加. (2)光强先增加.后又减小至零. (3)光强先增加.后减小,再增加. (4)光强先增加.然后减小,再增加,再减小至零. (2) (2) 例3、在两块正交偏振片P1 、P3 之间插入另一块偏振片P2 ，光强为I0 的一束自然光垂直入射在偏振片P1 上，求转动P2 时，透过P3 的光强Ｉ与转角的关系。（书221页） 2.当偏振片P2旋转一周，出射光强经历几明几暗？? 例4、两个偏振片P1 、P2叠在一起，由强度相同的 自然光和线偏光混合而成的光束垂