5-2线偏振光及部分偏振光.ppt

例题：两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其 考思 题 n1 n2 . . . . . . . . 由费涅耳公式知当 反射光为光矢量垂直于入射面的完全偏振光 . . i2 π/2 i0 透射光为部分偏振光 ∴ i0 称为起偏振角—布儒斯特角 . . . . 因此反射光中只有s分量. . . . . . . . . . . 透射光为部分偏振光. 空气中折射率为1.5的平板玻璃, 自然光以布儒斯特角 入射到第一界面上.第二界面上的入射角也恰为布儒斯特角 例如: ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 玻璃片堆的反射起偏和透射起偏 反射起偏和透射起偏: 自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆(由二十多个玻璃片组成)上,反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光.透射光偏振度非常高,也可视为线偏振光,振动面平行于入射面. 获线偏振 振动面 u 左图中线段表示光振动平行于图面的线偏振光, 点子表示光振动垂直于图面.画出相同的点和线段表示自然光,用来表示各个方向光振动几率相同. 线偏振光 线偏振 光振动电矢量总是在一个固定的平面内,所以这种偏振光又叫做平面偏振光. 在与光传播方向垂直的平面内，电矢量端点的轨迹是一条直线,光振动只改变振幅大小，不改变方向. 5.2 线偏振光与部分偏振光 ▲ 部分偏振光 partial //占优 振动方向随机变化，某一方向振幅最大（振动占优势），与其垂直方向振幅最小。 · · · · · · · · · · · · · = + 部分偏振光可视为一个平面偏振光和一个自然光的混合 部分偏振光的图示法： ⊥占优 偏振度 定义： Imax：强度最大方向光强 Imin：强度最小方向光强 偏振度最小，自然光 部分偏振光 偏振度最大，线偏振光 ▲ 利用反射和折射 ▲ 利用二向色性 ▲ 利用晶体双折射 ▲ 利用散射（略） 从实用的角度看，首先必须解决两大问题： 1、如何判别光源的偏振态；偏振光的检验 2、如何从普通光源中取得偏振光 起偏振器：用某种方式从自然光中获得偏振光的光学元件 光矢量对传播方向的偏振性，在与物质的作用过程中，一定有所反映。 一、二向色性与偏振片 二向色性：某些各向异性晶体对不同方向光振动具有选择吸收的性质 天然晶体中，电气石（六角形片状）具有最强的二向色性 1mm厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！ 六角形长对角线方向为光轴 E E∥光轴： E⊥光轴： 吸收很少 通过较多 通过很少 吸收较多 自然光入射 线偏振光出射 二、人造偏振片： 透振方向：允许通过光矢量振动的方向。 优点：造价低廉；面积大，通光孔径大；轻便。 缺点：带有选择性吸收，使透射的偏振光带有颜色。 通！ 不通！ 透振方向 入射光//透振方向 · 入射光⊥透振方向 透明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成为线偏振光。 形象说明偏振片的原理 透振方向 腰横别扁担进不了城门！ 马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 ) 马吕斯从事光学方面的研究。1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。他研究了光在晶体中的双折射现象，1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振仪器。 法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。1808年起在巴黎工艺学院工作。1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。 三、马吕斯定律 Law of Mulus 偏振片可作 起偏器：使自然光变成线偏振光 检偏器：鉴别自然光、线偏振光、部分偏振光 2、设：P1 为起偏器， P2 为检偏器，通过P1 的光强为I，振幅 为A，求通过P2 的光强为Iθ P1 和 P2 透振方向平行时： Iθ= I cos20= I P1 和 P2 透振方向成θ角时： Iθ= I cos2θ P1 和 P2 透振方向垂直时： Iθ= I cos290°=0 马吕斯定律 1、自然光通过起偏器的情形 若入射光为 I0，有出射光： 自然光通过偏振片 该偏振片可从自然光中取得线偏振光所以称为起偏器 P1 入射 的自然光光强为I0 从P1出射线偏振光光强为 I = I0 /2 Ax = Ay P1 P1 P2 P1 和 P2 透振方向平行 过P1 的线偏振光光强为I 从P2 出射光强为 Iθ = I cos20° = I P2 旋转P2可鉴别自然光、线偏振光、部分偏振光，P2称为检偏器 P1 A P2 P2 P1 P1 P2 θ P1 和 P2 透振方向成θ角时 过P1 的线偏振光光强为I