第三节第三节 光的偏振光的偏振Polarization of lightPolarization of light一、自然光和偏振光一、自然光和偏振光二、偏振光的产生和检验二、偏振光的产生和检验三、旋光性三、旋光性 1、横波的偏振性、横波的偏振性振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面振动面：通过波的传播方向且包含振动矢量的平面偏振偏振: : 波波的振动方向相对传播方向的不对称性的振动方向相对传播方向的不对称性光矢量光矢量振动面振动面v0HE光的偏振态光的偏振态: : 光矢量在与光传播方向垂直的光矢量在与光传播方向垂直的 平面内的振动状态平面内的振动状态一、一、 自然光和偏振光自然光和偏振光 2 2、自然光、自然光 natural lightnatural light一一束束自自然然光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、、等幅的、不相干的线偏振光等幅的、不相干的线偏振光自然光的表示法：自然光的表示法： 光光振振动动的的振振幅幅在在垂垂直直于于光光波波的的传传播播方方向向上上，，既既有有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。
时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性 3、线偏振光、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）Polarization light光波的光矢量方向始终不变，光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动只沿一个固定方向振动线偏振光的表示法：线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动平行板面光振动垂直板面光振动垂直板面 4 4、部分偏振光、部分偏振光partial polarization lightpartial polarization light 部部分分偏偏振振光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、、不等幅的、不相干的线偏振光不等幅的、不相干的线偏振光部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：···· ···· ····平行板面的平行板面的光振动较强光振动较强垂直板面的垂直板面的光振动较强光振动较强···· 起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程检偏：检查入射光的偏振性检偏：检查入射光的偏振性透透光光轴轴方方向向自然光自然光偏振片偏振片线偏振光线偏振光1 1、起偏与检偏、起偏与检偏将待检查的入射光垂直入将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确片，观察光强的变化，确定光的偏振性。
定光的偏振性二、二、 偏振光的产生和检验偏振光的产生和检验 马吕斯定律马吕斯定律 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化 . . . . . . . .. .起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零光强为零 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光自然光 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 . . . . . . . .. .检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变 2. 2. 马吕斯定律马吕斯定律 MalusMalus law law ------线偏振光的振动方向与检偏器的透光轴方向线偏振光的振动方向与检偏器的透光轴方向 之间的夹角。
之间的夹角如果入射线偏振光的光强为如果入射线偏振光的光强为I I0 0，，透过检偏器后，透过检偏器后，透射光的光强透射光的光强I I为为马吕斯定律 自然光自然光部分部分偏振光偏振光反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分部分偏振光偏振光3 3、、 反射和折射时光的偏振反射和折射时光的偏振 反射光的偏振化程度和入射角有关，当反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一入射角等于某一特定值特定值i i0 0这时反射光成为线偏振光这时反射光成为线偏振光自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光起偏振起偏振角角布儒斯特角布儒斯特角 布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律Brewster lawBrewster lawBrewster lawBrewster law自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光起偏振起偏振角角布儒斯特角布儒斯特角 利用利用利用利用玻璃片堆玻璃片堆玻璃片堆玻璃片堆产生线偏振光产生线偏振光产生线偏振光产生线偏振光i i0 0( (接近线偏振光接近线偏振光) )玻璃片堆玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光 (1)(1)、、双折射双折射现象现象 寻常光和非常光寻常光和非常光 对于各向异性晶体，一束对于各向异性晶体，一束光射入晶体后，可以观察到有光射入晶体后，可以观察到有两束折射光的现象。
两束折射光的现象寻常光线寻常光线( (o o光光)ordinary light)ordinary light ----- -----遵守折射定律遵守折射定律非常光线非常光线( (e e光光)extraordinary light)extraordinary light ----- -----不遵守折射定律不遵守折射定律o o光和光和e e光都是线偏振光光都是线偏振光4 4、光的双折射、光的双折射 double refraction double refraction 光光光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光光光双双折折射射当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 光光光光当方解石晶体旋转时当方解石晶体旋转时o光不动，光不动，e光围绕光围绕o光旋转光旋转双双折折射射纸面纸面方解石方解石 晶体晶体 (2)(2)、晶体的光轴、晶体的光轴与光线的主平面与光线的主平面 当当光光在在晶晶体体内内沿沿某某个个特特殊殊方方向向传传播播时时不不发发生生双双折射，该方向称为晶体的光轴。
折射，该方向称为晶体的光轴光轴光轴””是一特殊的是一特殊的““方向方向””, ,不是指一条直线不是指一条直线凡平行于此方向的直线均为光轴凡平行于此方向的直线均为光轴单轴晶体：只有一个光轴的晶体单轴晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体双轴晶体：有两个光轴的晶体A AB B光轴光轴102102° 主平面主平面：：晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面e e光光光轴光轴e e光的光的主平面主平面o o光光光轴光轴o o光的光的主平面主平面········o o光的振动面垂直于光的振动面垂直于o o光的主平面光的主平面e e光的振动面在光的振动面在e e光的主平面内光的主平面内主截面：主截面： 由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面由晶体光轴和晶体表面法线方向组成的平面 5 5、、二向色性二向色性 对对O光光、、E光光具具有有不不同同的的吸吸收收作作用用，，称称为晶体的二向色性为晶体的二向色性6 6、、散射产生偏振散射产生偏振 三、旋光三、旋光性性 optical activity 当当线线偏偏振振光光通通过过某某种种透透明明物物质质后后，，其其振振动动面面会会以以光光的的传传播播方方向向为为轴轴旋旋转转一一定定的的角角度，这一现象称为旋光现象。
度，这一现象称为旋光现象 能能使使振振动动面面旋旋转转的的物物质质，，称称为为旋旋光光物物质质，，就说该物质具有旋光性就说该物质具有旋光性 旋光物质分：左旋和右旋旋光物质分：左旋和右旋 左旋：天然青霉素左旋：天然青霉素 右旋：葡萄糖右旋：葡萄糖 旋光物质旋光物质线偏振光线偏振光线偏振光通过物质，振动面发生旋转线偏振光通过物质，振动面发生旋转 。