光的偏振解析课件.ppt

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1、光的偏振第24章1干涉、衍射光的波动性光的偏振光波是横波对传播方向不对称对传播方向对称横波纵波光矢量2形象说明偏振的原理通光方向腰横别扁担进不了城门纵波声波是否也有偏振现象？3本章主要内容24.1光的偏振状态24.2线偏振光的获得与检验24.3反射和折射时光的偏振24.4双折射现象4教学基本要求一理解自然光和偏振光。二理解马吕斯定律和布儒斯特定律。三了解双折射现象。524.1光的偏振状态一、非偏振光二、完全偏振光三、部分偏振光6一、非偏振光非偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，包含有各个方向的光矢量，在所有可能的方向上的振

2、幅都相等。普通光源发出的光为自然光。初相互不相关振动方向互不相关且随机分布原因：参与发光的大量的原子或分子各次发出的光的波列（自然光）7自然光的光矢量可以用两个相互独立、振幅相等、振动方向相互垂直的分振动来表示。符号表示注意各光矢量间无固定的相位关系。二互相垂直方向是任选的。两光矢量振幅相等，各具有一半的振动能量。8二、完全偏振光：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定的方向振动。振动面线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解：EEyExyx线偏振光表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面1线偏振光·面对光的传播

3、方向看光矢量92椭圆偏振光(圆偏振光)光矢量大小改变右旋椭圆偏振光右旋圆偏振光观测0yyxz传播方向/2x某时刻右旋圆偏振光E随z的变化E观测光矢量大小保持不变线、圆和椭圆偏振光完全偏振光10圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差恒定的线偏振光的合成。x相位超前y相位/2xyx，y振幅相同xyx相位落后y相位/211三、部分偏振光表示法：部分偏振光含有自然光和完全偏振光两种成分，可看成是自然光和线偏振光的混合。分解不相干平行板面的光振动较强········垂直板面的光振动较强天空

4、中的散射光和水面的反射光均为部分偏振光。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。1224.2线偏振光的获得与检验一、起偏与检偏二、马吕斯定律三、偏振片的应用13偏振片：只让一个方向的光振动通过的光学元件。检偏器起偏器最亮最暗自然光偏振光一、起偏与检偏光振动通过的方向叫偏振片的偏振化方向。14偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化；自然光通过旋转的检偏器，光强不变。注意15消光不变入射光入射光入射光线偏振自然光部分偏振光强变化入射光出射光观察出射光强的变化三类入射光16二、马吕斯定律设P1、P2分

5、别表示起偏器和检偏器的偏振化方向，为它们之间的夹角P1P2A0设投到检偏器和透过检偏器的光强分别为I0和I，则——马吕斯定律一束自然光通过一块偏振片时，其光强变为原来的一半。注意17在两块正交偏振片P1、P3之间插入另一块偏振片P2，光强为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，讨论转动P2透过P3的光强I3与转角的关系。讨论18若在0~2间变化，I3如何变化？19思考题两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过，当其中一偏振片缓慢转过1800时透射光强度发生的变化是（）。（A）光强单调增加（B）光强先增加

6、，然后减少至零（C）光强先增加，后减小，再增加（D）光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零B20例24.1一束光是线偏振光与自然光的混合，合光强为I0，当它通过一块偏振片时，发现透射光强随偏振片的取向可变化5倍，不计吸收，求入射光束中这两个成分所占的比例。解：设该光束中线偏振光的强度为I01，自然光的强度为I02，则由马吕斯定律，该光束通过偏振片后光强为：且Imax=5Imin21三、偏振片的应用偏振片的应用很多，例如：作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。制成偏光眼镜，可观看立体电影。作为许多光学仪器中的起偏

7、和检偏装置。22（C）用偏光镜几乎消除了反射偏振光使玻璃门内的人物清晰可见（A）玻璃门表面的反光很强（B）用偏光镜减弱了反射偏振光2324.3反射和折射时光的偏振自然光反射光折射光—垂直振动能量大于平行振动能量—平行振动能量大于垂直振动能量iMN理论和实践都证明：反射光和折射光的偏振化程度与入射角i有关。反射光是线偏振光，且光振动垂直于入射面，而折射光仍为部分偏振光。当入射角等于某一特定值ib，ib满足：部分偏振光部分偏振光自然光24ib叫布儒斯特角，或称为起偏振角。这时折射光的偏振化程度最大。ibMN可以证明：当入射角等

8、于起偏振角时，反射光线和折射光线垂直。证明：比较上两式得：即反射光线和折射光线垂直。r25说明：1、当入射角等于起偏振角时，反射光是线偏振光，光振动垂直于入射面，但光强很弱，垂直振动的能量约有15％被反射；折射光是部分偏振光，光强很大，85％的垂直振动能量及全部平行振动能量都被折射。（自然光从空气射向玻