光的偏振及其应用课件.ppt

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1、光的偏振及其应用主要内容光的偏振概念偏振光的产生及强度双折射与位相延迟器光波偏振状态的确定光的偏振的应用光的偏振光的偏振概念波的振动形式1完全偏振光2完全非偏振光（自然光）33波的振动形式绳波声波按振动行为划分有横波和纵波两种方式波的振动形式横波有偏振现象纵波无偏振现象波的振动形式电磁波的振动方式波的振动形式Maxwell电磁波理论和实验表明，光波是横波横波——振动方向垂直于传播方向，有偏振性光有偏振的现象完全偏振光完全偏振光：在任一时刻，光振动有确定的方向完全偏振光的偏振类型1.直线偏振光（平面偏振光）振动在垂直于传播方向的一个平面内振动方向不变，振动大小改变振动矢量端点的运动轨

2、迹为直线。完全偏振光2.圆偏振光振动方向随时间旋转，振动大小不变。振动矢量端点的运动轨迹为圆完全偏振光振动方向随时间旋转，振动大小改变振动矢量端点的运动轨迹为椭圆2.椭圆偏振光完全非偏振光振动方向随机X-Y平面内，各个方向上的振动机会均等主要内容光的偏振概念偏振光的产生及强度双折射与位相延迟器光波偏振状态的确定光的偏振的应用光的偏振偏振光的产生及强度自然光通过一个光学元件，成为偏振光产生线偏振光——线偏振器；产生椭圆偏振光——椭圆偏振器。偏振器偏振光的产生及强度从自然光（非偏振光）产生偏振光的途径：晶体的双折射。反射和折射；二向色性（选择性吸收）；散射；偏振光的产生及强度Malus

3、定律如图所示，线偏振器只让某个振动方向的光通过，该方向定义为线偏振器的透射轴。一个光强为I自的自然光经过偏振器后，光强=？偏振光的产生及强度一个线偏振光通过另一个偏振片后的光强遵从Malus定律透射轴入射到偏振器2的线偏振光为I0时,其透射光的强度：--------Malus定律起偏器(Polarizer）偏振光的产生及强度任一光振动可分解成两个垂直分振动,因此入射光、折射光、反射光都可作振动分解。分界面的光场遵从电磁场的边界条件n1n2定义两垂直分振动:S振动和P振动S振动---垂直于纸面（入射面）向外P振动的方向：图示：光振动分解入射光折射光反射光一个垂直于入射面另一个在入射面

4、内时反射光中只有S振动---线偏振光（完全偏振光）反射光中S振动的成份多于P振动自然光入射时，反射光和透射光成为部分偏振光偏振光的产生及强度主要内容光的偏振概念偏振光的产生及强度双折射与位相延迟器光波偏振状态的确定光的偏振的应用光的偏振双折射与位相延迟器当光入射到各向同性介质（如水、玻璃等）的分界面上时遵从折射定律；实验表明，两束双折射光分别是线偏振光当光入射到各向异性介质（如冰、方解石、石英等晶体）的分界面上时，除了正常的折射光束，还有一束折射光束不遵从折射定律;晶体中的双折射现象寻常光(ordinarylight，简称o光)----遵从折射定律的光束；非常光(extraordi

5、narylight，简称e光)---不遵从折射定律的光束;正入射时晶体的光轴---------晶体中的一个方向，沿该方向传播时，o光和e光不分开，传播速度相等。光轴不是晶体中的一条直线，而是一个方向，因此在晶体中任何一点都可以找到一个光轴。通常的晶体为单轴(uniaxial)或双轴(biaxial)晶体。常见的天然单轴晶体有冰、方解石(calcite)和石英(quartz)等,双轴晶体有云母、蓝宝石、黄玉等双折射与位相延迟器主截面(Principalsection)和主平面(Principalplane):主截面----晶体分界面的法线和光轴构成的平面；主平面----晶体里的折射光

6、线和光轴构成的平面。天然方解石三个表面对应的主截面:ABCD面AEHD面CDHG面实验发现：o光的振动方向o光的主平面e光的振动方向

7、

8、e光的主平面o光和e光是振动方向垂直的线偏振光通常o光的主平面和e光的主平面可近似认为重合，因此o光的振动方向垂直于e光的振动方向.1.定义：由单轴晶体切割成的光轴平行于表面且能使o光和e光沿同一方向传播并产生一定相位差的薄片。2.原理：当一束振幅为A0的平行光垂直入射到波片上时，在入射点分解成的o光和e光的相位是相等的。但光一进入晶体，由于o光和e光的传播速度不同，其波长也不相同，所以就逐渐形成相位不同的两束光。.位相延迟器位相延迟器（或称波片

9、）光的偏振状态的确定按偏振度划分，光波可分为：1．自然光（非偏振光）；2．部分偏振光；3．完全偏振光（线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光）我们已经了解到：1．通过偏振片可从自然光和部分偏振光产生线偏振光，并可以确定一个光波是否是线偏振光；2．通过波片可将圆或椭圆偏振光转变为线偏振光，或将线偏转换为椭偏或圆偏。主要内容光的偏振概念偏振光的产生及强度双折射与位相延迟器光波偏振状态的确定光的偏振的应用光的偏振偏振片和波片结合起来可以产生所需的偏振光，也可以分析光波的偏振状态在偏