光学5--偏振.ppt

§11.1 线偏振光 自然光 一. 偏振现象与光的横波性 光波是横波，光矢量的振动方向总和光的传播方向垂直。 二. 线偏振光 (平面偏振光) 面对光的传播方向观察 光矢量只限于单一方向振动的光 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 (光振动平行板面) (光振动垂直板面) 线偏振光的表示法 三. 自然光 面对光的传播方向观察 自然光的表示法 四. 部分偏振光 部分偏振光 部分偏振光可用两个相互独立、没有固定相位关系、不等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。 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 偏振度 线偏振光 完全偏振光 部分偏振光 自然光 一束部分偏振光,当它通过一偏振片时,发现光强取决于偏振片的取向可以变化 5 倍。 例 解 求 此光的偏振度。 五.圆偏振光 X Y 迎着光传播方向观察： 顺时针旋转 右旋 逆时针旋转 左旋 六.椭圆偏振光 X Y §11.2 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 2 起偏和检偏 自然光I0 线偏振光I 偏振化方向 线偏振光I 起偏器 检偏器 1 偏振片 旋转检偏器： 光强出现两次最强，两次消光 线偏振光 光强发生变化，但不消光 部分偏振光(或椭圆偏振光） 光强不变 自然光（或圆偏振光） · · · 非偏振光 线偏振光 光轴 电气石晶片 一 偏振片的起偏和检偏 ??马吕斯定律 线偏振光的光矢量振动方向和检偏器偏振化方向的夹角 证明： N — 消光 当 当 如果入射线偏振光的光强为 ，透过检偏器后，透射光的光强为 ，则 二. 马吕斯定律 在偏振化方向相互垂直的两偏振片A、C之间，放置另一个 偏振片B ，开始时B 与A 偏振化方向相互平行。现让B 以 旋转，求强度为 的自然光依次通过A、B、C后出射光的 强度。 A B C 解 例 例题17-13 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。 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 所以 但按题意 即 马吕斯定律 平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成 60? 夹角。让自然光垂直入射后,下列两种情况下： (1) 无吸收时，有 (1) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸收 例 求 解 (2) 有吸收时，有 (2) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线分别吸收了10% 的能量 透射光的光强与入射光的光强之比是多大？ §11.3 反射和折射产生的偏振 布儒斯特定律 一. 反射和折射产生的偏振 ib — 布儒斯特角或起偏角 自然光反射和折射后产生部分偏振光 线偏振光 ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光（垂直于入射面方向） 二. 布儒斯特定律 玻璃片堆起偏和检偏 玻璃片堆 线偏振光 例如 n1 =1.00(空气)， n2 =1.50(玻璃)，则 空气 玻璃 玻璃 空气 入射自然光 互余 玻璃片堆 (接近线偏振光) 当 时： 折射光偏振度最高 外腔式气体激光器结构： 全反射镜 半反半透镜 画出反射光和折射光 例 例：偏光镜头 橱窗设计 立体电影 （C）用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见 （A） 玻璃门表面的反光很强 （B） 用偏光镜减弱了反射偏振光 如图，自然光由空气入射到折射率 的水面上，入 射角为 时使反射光为完全偏振光。现水中有一块玻璃， 如果由玻璃反射的也是完全偏振光，求 解 水面反射光为完全偏振时 由三角关系： ? ? 例 由折射定律: 因为玻璃的反射光为完全偏振光，由布儒斯特定律 ? ?