哈工大大学物理第19章光的偏振概要.ppt

* 第19章 光的偏振 19.1 自然光和偏振光 1 线偏振光 （完全）线偏振光 光波的横波性 偏振态 平面偏振 振动平面 光是电磁波，电磁波是横波 ，光矢量的振动方向总是和光的传播方向垂直，光矢量的振动方向对传播方向而言具有不对称性，称为光的偏振。 3 部分偏振光 2 自然光 在垂直光传播方向的平面内，光矢量大小在所有可能方向上都相等，各光矢量之间没有固定的位相关系，这种光称为自然光。 自然光等效于任意两个互相垂直的、彼此独立的（无确定位相关系）、振幅相等的光振动之和。 互相垂直的两方向上的光振动光强各占自然光总光强的一半，即 自然光的图示： 部分偏振光是介于偏振光和自然光之间的情形，一般地，部分偏振光都可看成自然光和线偏振光的混合。 椭圆偏振光: 合成椭圆偏振光. 圆偏振光: 合成光振动矢量末端轨迹是圆。 4 椭圆偏振光和圆偏振光 可以看成频率相同，振动方向互相垂直，且有固定位相差的两列线偏振光的合振动 满足椭圆方程： 光的光矢量在沿着光的传播方向前进的同时，还绕着传播方向均匀转动。 起偏器和检偏器 自然光入射到偏振片，透射光为线偏振光。透射线偏振光光矢量的振动方向为通光方向，或透光轴，也叫偏振化方向。 1. 起偏器和检偏器 起偏器：能产生线偏振光的装置。 检偏器：能检验线偏振光的装置 起偏器也可作为检偏器 检偏 ：旋转检偏器，每转过 90o 交替出现极大和消光，则入射光为线偏振光。 19.2 起偏和检偏 马吕斯定律 2. 二向色性 —— 产生线偏振光方法之一 对互相垂直的两个光振动有选择吸收的这种性能。称为二向色性 3. 马吕斯定律 透过光振幅 A 是入射振幅 Ao 在透光轴上的投影，即 起偏器和检偏器 二向色性 则透过的线偏振光的光强 I 与 入射线偏振光光强 Io 的关系为 …. 马吕斯定律 式中α为入射光振动方向与透光轴的夹角。 1. 布儒斯特定律 ——产生线偏振光的方法之二 自然光在两种各向同性介质分界面反射和折射时，一般情况反射光和折射光都将成为部分偏振光。 19.3 反射和折射起偏 布儒斯特定律 应用：立体电影= 在以特殊的入射角 i0 入射时，反射光成为完全偏振光，其光振动方向垂直入射面。 当以起偏角 i0 入射时，反射线与折射线互相垂直，即 入射角 i0 为起偏角，或布儒斯特角 .... 布儒斯特定律 推论： 由布儒斯特定律 由折射定律 比较上面两式，得 1）. 玻璃片堆 自然光以起偏角 i0 入射时，反射光皆为振动方向垂直入射面的线偏振光，总的反射光强增大，而折射光也近似成为完全线偏振光。 玻片堆 关于反射光的光强： 当自然光以起偏角 i0 入射时，反射光虽然是完全偏振的，但光强较弱。 例如，自然光以 i0 由空气射入玻璃，平行入射面的光振动全部被折射；垂直入射面的光振动约 85% 也被折射，反射的只占约 15% , 仅占入射光总能量的7% 。 2. 布儒斯特定律应用 3）. 测量不透明介质的折射率，如珐琅，釉质等 在水边照相时，水面的反射光很强，因是偏振光，用偏振镜减少入射光。 2）. 偏振滤光镜 拍摄玻璃窗内的物体时，用偏振片 去掉反射光的干扰 例1：有一束自然光和线偏振光组成的混合光，当它通过偏振片 时改变偏振片的取向，发现透射光强可以变化7倍。试求入射 光中两种光的光强度各占总入射光强的比例。 　 解：设入射光的光强为I0,其中线偏振光的光强为I01,自然光的光 强为I02.在该光束透过偏振片后，其光强由马吕斯定律可知： 当?=0时，透射光的光强最大， 当?=?/2时，透射光的光强最小， 入射总光强为： I0 =I01+I02 例2:让入射的线偏振光依次通过偏振片Ｐ1和Ｐ2．Ｐ1和Ｐ2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α和β．欲使最后透射光振动方向与原入射光振动方向互相垂直，并且透射光有最大的光强，问α和β各应满足什么条件？ 解: (1)见图，只有让β＝90°，才能使通过Ｐ1和Ｐ2的透射光的振动方向（A2）与原入射光振动方向（A0）互相垂直，即β＝90°。 A0 P1 P2 (2) 据马吕斯定律，透射光强 Ｉ＝（Ｉ0ｃｏｓ2α）ｃｏｓ2（90°－α） ＝Ｉ0ｃｏｓ2αｓｉｎ2α ＝Ｉ0ｓｉｎ2（２α）／４ 欲使