光的偏振2精品.ppt

第五章 光的偏振 主要内容： 5.1 自然光与偏振光 5.2 线偏振光与部分偏振光 5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向 5.6 偏振器件 5.7 椭圆偏振光与圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉 5.1 自然光与偏振光5.1.1 光的偏振性.纵波：波的振动方向与波的传播方向相  互平行；如声波。横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直。如张紧的柔软的绳、电磁波。偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。只有横波才有偏振现象。 光有5种偏振态： 自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光 线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于某一确定平面内（投影为直线）。 振动面：电矢量和光的传播方向所构成的平面。 线偏振光 光矢量只沿一个固定方向振动的光(又称平面偏振光) 自然光的表示方法 马吕斯定律(起偏与检偏 ): 则 下面介绍几种日常生活中应用偏振光的实例： 1、汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，既不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。 另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。 反射和折射时光的偏振 5.2.2 反射光的偏振态 (1). 反射光的偏振态 当一束自然光在两种介质界面上反射和折射时，反射光和折射光的传播方向由反射定律和折射定律决定，而其偏振态则由电磁场的边界条件决定： 让自然光通过玻璃片堆，可使折射光的偏振化程度增加。玻璃片足够多时，可使折射光为完全偏振光 这张照片拍摄时没有加偏振滤镜，玻璃面上的反射光现象很明显。此照片拍摄时相机指向与玻璃大约成45度角。 这张照片是加上偏振滤镜后拍摄的。相机指向与玻璃仍然是45度角左右。可以看出，虽然偏振滤镜消去了大部分的反射光，但是仍然有一部分反射光存在。这是因为在45度角离布儒斯特角甚远，玻璃面上的反射光是部分偏振光，偏振滤镜无法把这样的反射光全部滤去。 这张照片拍摄时调整了相机的位置，使相机与玻璃面的夹角大约在55度，基本上等于布儒斯特角。从玻璃面上反射光是线偏振光，用偏振滤镜可以把反射光几乎全部滤去。从这几张照片中可以看出，只有在布儒斯特角入射的光线，其反射光才会是线偏振的。 5.3???光通过单轴晶体时的双折射现象 5.3.1 双折射现象 5.3.2 光轴和主截面 5.3.3 o光和e光的相对光强 5.3.2 光轴、主平面和主截面 （1）. 光轴：若改变入射光的方向，将发现在晶体内存在着一些特殊的方向，沿着这些特殊方向传播的光并不发生双折射，即o光和e光的传播速度和传播方向都一样。这些特殊的方向上的一条直线就称为晶体的一条光轴。 ????????注意：光轴仅标志一定的方向上的一条线。(一个晶体中有无限条光轴) 单轴晶体： 只有一个特殊方向的晶体。如方解石（碳酸钙、冰洲石）、石英（水晶）、红宝石等。 双轴晶体： 有两个特殊方向的晶体。如云母、硫磺、黄玉等。 参见：北大 赵凯华、钟锡华《光学》 南开 母国光、战元龄《光学》 (2). 主截面： 主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面。是与晶体相关的，与光线无关。 o光和e光都是线偏振光，但它们的光矢量的振动方向不同： o光的振动面垂直于自己的主截面；e光的振动面平行于自己的主截面。 一般情况下，o光和e光的主截面并不重合；仅当光轴位于入射面内时，这两个主截面才严格的相互重合。在大多数情况下，这两个主截面之间的夹角很小，o光和e光的振动面几乎互相垂直。 (3).主平面 主平面：晶体中的光线与光轴所组成的平面 举例说明 5.3.3 O光和e光的相对光强 自然光入射方解石晶体时，产生的o光和e光的光强相等。 若线偏振光作为入射光时，o光和e光的振幅通常是不相等的。随入射光的振动面与光在晶体内的主截面的夹角而变，如图所示： 当晶体以入射光传播方向为轴旋转时，如图：两束光的相对光强也不断变化 当θ=90?时，o光的光