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* 第十五章 光的偏振 Polarization of Light 迪士尼的立体电影 对横波而言，波的振动方向对传播方向不具有对 称性。这种不对称性称之为偏振。 §15.1 光的偏振 马吕斯定律 Polarization of Light Malus law 一、偏振光、自然光、部分偏振光 1.偏振光 电矢量E只限于垂直于传播方向的某 一确定平面内的光。（线偏振光） Z X Y Z X Y 表示： 或 表示： 平行于板面振动 垂直于板面振动 振动面--电矢量所构成的平面称为偏振光的振动面。 X Y 表示： 在垂直于传播方向的两正交方向上，光矢量的平均值相等。 结论：自然光的横波性被发光 的随机性所破坏或掩盖。 2.自然光 普通光源发光的特点： 1）一个原子发出的某个波列的光是平面偏振光； 2）大量原子所发出的光的振动面是随机的， 且各个方向的几率相同。 表示： 3.部分偏振光 光矢量的平均值在某一方向上强，与之垂直 的另一方向上相对较弱。 平行于板面的光振动强 垂直于板面的光振动弱。 垂直于板面的光振动强 平行于板面的光振动弱。 偏振度（了解） 若一偏振光，光强最强的方向的光强的平均值 为Imax，与之垂直方向的光强平均值为Imin，则： 偏振度： 讨论： ?完全偏振光 ?部分偏振光 ?自然光 X Y 二、偏振片的起偏与检偏 1.偏振片 透明玻璃片 硫酸金鸡纳硷或电气石 等材料的簿膜 自然光 偏振光 偏振化方向 具有竖直偏振方向 的偏振膜。吸收了 水平方向的光振动 2.偏振片的用途 A）起偏振器 I0 I0/2 B）检偏振器 偏振光 变暗 自然光 不变暗 I0 I0/2 I0/2 I0 自然光 I0/2 I0/2 起偏--从自然光获得偏振光 检偏--检查某束光是否是偏振光； 三、马吕斯定律 P1 若P1 P2的偏振化方向间的夹角不是0，也不 是90度，则出射的光强为多少？ 垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强： 或： 自然光 I0 I0 变暗 E? E// P2 马吕斯定律：强度为I0的偏振光透过检偏振片后 强度变为I=I0cos2?。 （?为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方 向间的夹角。） E? E// I=I0cos2? I0 P1 P2 例：一束自然光，光强度为I0，让其出射两个偏振 片，两个偏振片之间的夹角为450，求从第二 个偏振片出射的偏振光强度。 解： I0 自然光 I0/2 §15.2 反射和折射光的偏振 布儒斯特定律 一、反射和折射光中的偏振现象 1.反射光中垂直入射面 的振动强； 2.折射光中平行于入射 面的振动强； 3.反射光、折射光偏振 化的程度随入射角 的不同而不同。 n2 n1 Polarization of reflection and refraction. Brewster’s law 二、布儒斯特定律（1815年） 当入射角 等于一特定角 时， 反射光只有 垂直于入射面的振动，无平行于入射面的振动。 ?反射光为全偏振光 折射光为部分偏振光； ?反射光与折射光 互相垂直。 n2 n1 ? 为布儒斯特角； 解决办法：多次反射 和折射。 玻璃堆： 问题： 1）反射光强一般 较小； 2）折射光仍为部 分偏振光。 n2 n1 通过反射与折射获得偏振光 n1 n2 n1 n2 入射角为布儒斯特角时： 由布儒斯特定律： 即： 当光从折射率为n2的介质入射到折射率为n1 的介质时，反射光仍为偏振光。 §15.3 双折射 Birefringence 一、双折射现象 自然光 O光 e光 双折射 双折射 双折射 方解石 双折射现象--同一束光线通过折射后 分为两束的现象 二、寻常光和非寻常光（1687年惠更斯研究） 1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（O光） 一束叫非常光（e光） 2）O光遵守折射定律， 而e光不遵守所知的折射定律。 O光 e光 （与入射角有关 且不为定值） 对O光： 对e光： （与入射角无关 且为定值） e光在晶体中传播 光速是一变化值。 为什么？ 自然光 方解石 caco3 三、晶体的光轴、主截面、主平面 101.9o 101.9o 101.9o 1.光轴---当光在晶体中传播时，不发生双