光的偏振及相关知识

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1、第五章第五章光的偏振2021-7-231§1自然光与偏振光一.光的偏振性1.定义偏振：波振动方向对于传播方向的不对称性.偏振现象横波E振动面2.偏振态的种类：自然光、平面偏振光(线偏振光)、部分偏振光、2021-7-23圆偏振光、椭圆偏振光2偏振态的分类自然光完全偏振光部分偏振光（非偏振光）（线平圆椭偏面偏圆一振偏般振振偏光）光光振光光源发出的左右光旋旋左右旋旋一般，用单色光讨论偏振态。2021-7-233二.自然光与偏振光1平面偏振光(线偏振光)·E振动面光振动方向与传播方向面对光的传播方向看决定的平面称为振动面光矢量（E）只在一个固定平

2、面内沿单一方向振动的光叫线偏振光（也称平面偏振光）2021-7-234线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解yEEExEcosyExxEyEsin表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面2021-7-2352.自然光普通光源(自发辐射产生)一般发射自然光自发辐射跃迁波列E2ED=(E2-E1)/h1波列长L=cDt发光时间Dt10-8s原子发光：·独立、不同瞬息万变的原子同一时初相位；此·刻发的光起彼伏、方向不定的间独立、同一原子不同时刻发的光歇振动。2021-7-236在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动自然光特点的概率均

3、等.可以分解为彼此独立、振幅相等、振动E没有优势方向X方向互相垂直、不相干的两束线偏振光.EyYExZ总光强IE2E22I2Ixyxy这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。1IxIyI图示法22021-7-2373.部分偏振光可以看成自然光和线偏振光的混合.xz在纸面内的光振动较强y垂直纸面的光振动较强部分偏振光及其表示法偏振度IIPmaxmin注意：Imax、Imin的方向II必须相互垂直maxmin意义：对各种偏振程度不同的光给以定量描述。2021-7

4、-238II平面偏振光:Imin=0，P=1偏振度PmaxminII自然光：Imax=Imin，P=0maxmin部分偏振光：0﹤P﹤1IIIo—总光强PPPIIIIP—偏振光的光强onPIn—自然光的光强I=0P=0自然光PI=0P=1线偏振光n2021-7-239§2线偏振光和部分线偏振光一.线偏振光的表示自然光偏振片线偏振光?振动方向相互垂直的两列光波的叠加E(z,t)Aexpi[t-(kz)]x0x0振动垂直E(z,t)Aexpi[t-(kz)]相位相同y0y0E(x,y,z,t)EeEexxyy

5、A(x,y)expi[t(kz)]0说明：一束线偏振光两束垂直、同相的线2021-7-2310二.起偏和检偏1.起偏从自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器件叫“起偏器”。2.起偏的途径利用某种形式的不对称性,如(1)物质的二向色性，(2)反射和折射，(3)双折射,(4)散射，….3.物质的二向色性起偏二向色性：晶体对光振动选择吸收的特性。如:电气石对o光和e光的吸收有很大差异.2021-7-23111mm厚的电气石可将o光吸收净，e光却有剩余——可制成偏振片.Z电气石人造偏振片：聚乙烯醇加热拉伸碘液浸染玻片保护偏振片的透振方向：偏

6、振片透过电矢量的方向。偏振片用偏振片获得线偏振光线偏振光1出射光强II02021-7-23122偏振化方向Z偏振片--大分子物质对振动方向反映出吸收系数不同偏振片偏振化自然方向光线偏振光2021-7-2313形象说明偏振片的原理通光方向2021-7-23腰横别扁担进不了城门144.检偏用偏振器件分析、检验光束的偏振状态称“检偏”。偏振片既可“起偏”又可“检偏”。设入射光可能是自然光、线偏振光或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？P以光线为轴转动P:自然光待检光II不变—？线偏振光部分偏振光?I变，有消光—？I变，无消光—？2021-7-2315

7、2I0I0II0P//P12P起偏器P检偏器122III000PP12一般情况下I=？2021-7-2316三.马吕斯定律E0P线偏振光经过偏振片前后的光强关系PI0IE=E0cos2222I0E0,IEE0cos2II0cos马吕斯定律(1809)0，IIImax0，I0——消光2021-7-23217例题1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

8、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1212I