第五章光的偏振线偏振光和部分偏振光.pptVIP

5.2.1 偏振片的起偏和检偏 1、起偏器：把自然光变成为线偏振光的仪器。 §5.2 线偏振光和部分偏振光 起偏：从自然光获得线偏振光的过程称为起偏。 二向色性: 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性 . 偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向 ： 当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向或透振方向，也叫透光轴. 自然光 I0 线偏振光 I 偏振片的起偏 偏振化方向的图示符号 自然光通过偏振片后即成为线偏振光，线偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向相同。此时的偏振片称为起偏器。 自然光通过起偏器后的光强 2、检偏 用偏振片分析检验光的偏振态过程称为检偏 用来检验光的偏振态的装置称为检偏器。 检偏器 检 偏 起偏器 当 P1 // P2 时， 透射光最强 当 P1 ? P2 时， 透射光最弱（为零），称为消光现象 P1 P2 ②自然光通过起偏器后成为偏振光，这时旋转偏振片就可得到不同方向的偏振光。可是人眼对光振动的方向不敏感，无论怎样旋转偏振片，都感觉不到光强的变化。 ①如果入射的是线偏振光，若偏振化方向与线偏振光的振动方向成90°角，则线偏振光将完全不能通过。因此，当转动偏振片时，在视场中就可看到光强的明显变化，并有消光现象。 ③如果入射的是部分偏振光，则转动偏振片时，视场中光强有变化，但不十分明显，无消光现象。 偏振片转一周 消光 线偏光 部分偏光 强度改变 无消光 自然光 强度不变 透光轴 光强为I0的线偏振光，当其振动方向与偏振片的偏振化方向的成α角时，则透过偏振片的光强为： 注意两点： ①入射光必须是线偏振光，不是自然光； ②是与cos2α正比，而不是与cosα正比。 5.2.2 马吕斯定律 A ? I0 I 证明： ON1表示入射线偏振光的振动方向，ON2表示检偏器的透光轴方向，两者的夹角为α.入射线偏振光的光矢量振幅为E0，将此光矢量沿ON2及垂直于ON2的方向分解为两个分量，它们的大小分别为E0cos α和E0sin α，其中只有平行于检偏器透光轴方向ON2的分量可以透过检偏器.由于光强和振幅的平方成正比，所以透过检偏器的透射光强I和入射线偏振光的光强I0之比为 例14.2　要使一束线偏振光通过偏振片后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过几块理想偏振片？在此情况下，透射光强最大是原来光强的多少倍？ 解：至少需要两块理想偏振片(如图右所示).其中P1透光轴与线偏振光振动方向的夹角为α，第二块偏振片透光轴与P1透光轴夹角为(90°－α).设入射线偏振光原来的光强为I0，则透射光强 当2α＝90°，即α＝45°时， . I0 I 5.2.2反射光和透射光的偏振态 1．菲涅耳公式 当一束自然光在两种介质的界面上反射和折射时，反射光和折射光的传播方向由反射和折射定律决定。而反射光和折射光的振幅则由菲涅耳公式决定。 对于入射的自然光： As1 Ap1 Ap2 A`p1 As2 A`s1 i1 i`1 i2 O n1 n2 若不考虑方向，则有： 当 i1＝0? 或 i1＝90?的两种情况下，有： 因此 对于自然光， 因而有： 即当入射角为0?或90?时，入射自然光，反射光仍然为自然光。 除i1＝0? 或 90?外的任何角度入射时，都有： 根据： 因此有： 对于自然光， 则反射光为部分偏振光（垂直于入射面的光振动占优势）。 由此可见，当入射角为0?或90?时，入射自然光，反射光仍然为自然光。入射角为其它角度时（全反射时除外），反射光则为部分偏振光（垂直分量多于平行分量）。 i ? i · · · · · · · · · n1 n2 由菲涅耳公式： 当 时, 分母为无穷大, 由于Ap1 ?0，则必有 即反射光中没有P分量，只有S分量。则反射光成为线偏振光(电矢量的振动方向垂直于入射面的)。 反射光能否成为线偏振光呢？ 把此时的入射角 i 1记为 i10 ，则有： i10 +i2= 90o 其中利用了折射定律， 2．布儒斯特定律（1815年） 当入射角 i1 达到某一角 i10 时，且有 反射光中只有光振动垂直于入射面的线偏振光，但折射光仍为部分偏振光，这一规律称之为布儒斯特定律。 i10 称为布儒斯特角或起偏角。 推论：反射光线与透射光线垂直 2.虽然反射光是垂直于入射面的线偏振光，但反射光中的垂直分量只占入射光中全部垂直分量15%,即反射偏振光非常微弱. 1.当入射角为布儒斯特角(起偏角) i10时，折射光是偏振化程度最强部分偏振光，但并非线偏振光. 注