第十五章光的偏振与晶体光学基础1

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1、第十五章光的偏振与晶体光学基础12）化工、制药：利用振动面的旋转（旋光效应），测量溶液浓度；3）地质、生物、医学：广泛使用偏振光干涉仪、偏振光显微镜；4）航海、航空：使用偏光天文罗盘；偏振光有广泛的应用：1）机械工业：利用偏振光的干涉分析机件内部的应力分布——光测弹性力学；2光的干涉和衍射现象：光的波动性光的偏振和在光学各向异性晶体中的双折射现象：光的横波性一、偏振光和自然光对于平面电磁波，电场强度矢量——光矢量的振动方向与传播方向垂直。光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种光矢量的振动相对

2、于传播方向的不对称性，称为光的偏振性。§15-1偏振光概述3横波和纵波的区别——偏振纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。最常见的光有五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。4XY（1）自然光：普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。自然光的表示法：用两个独立的(

3、无确定相位关系)、相互垂直的等幅振动来表示。图中，圆点表示垂直于纸面的振动，短线表示平行于纸面的振动。5特点：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；...xy自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的一半。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。6（2）线偏振光将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光，称为完全偏振光。EEyExyx·····光振动垂直纸面光振动平行纸面定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或

4、完全偏振光。线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差、振动相互垂直的两列光波的叠加描述。7没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。Ex和Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动总光强——非相干叠加89（3）部分偏振光彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合,称部分偏振光，它介于自然光与线偏振光之间。部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振动较弱。1

5、0部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光平行于纸面的光振动的平均值大于垂直于纸面的光振动的平均值。垂直于纸面的光振动的平均值大于平行于纸面的光振动的平均值。11（4）椭圆偏振光和圆偏振光光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转(左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆偏振光，如图所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系的振动的合成。xyxy12右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光规定：迎着光线看（对着光的传播方向），光矢量顺

6、时针转的称右旋圆偏振光（或椭圆偏振光）；光矢量逆时针转的称左旋圆偏振光（或椭圆偏振光）。13偏振度It—部分偏振光的总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0

7、反射光是以垂直于入射面的光振动为主的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主的部分偏振光。16n2n1a、反射光中垂直振动强于平行的振动；b、折射光中平行的振动强于垂直振动；c、反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而不同。这里所说的“垂直”和“平行”是对入射面而言的。17反射光的偏振化程度与入射角有关。1812年，布儒斯特由实验证明：若光从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，当入射角满足这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射光仍为部分偏振

8、光。这就是Brewster定律。其中i0叫做起偏角或布儒斯特角。布儒斯特定律18note：i0—称为布儒斯特