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1、大学物理波动光学七第七节第七节 光的偏振光的偏振一、偏振现象一、偏振现象偏振：偏振： 波振动对传播方向非对称分布波振动对传播方向非对称分布纵波：纵波：非偏振非偏振横波：横波：偏振偏振区分二者的标志区分二者的标志二二. . 光的偏振态光的偏振态偏振光偏振光自然光自然光完全偏振光完全偏振光部分偏振光部分偏振光线线( (平面平面) )偏振光偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光1.自然光自然光每个光波列每个光波列: : 横波横波 偏振偏振一束光一束光: : 由于光振动方向的随机性由于光振动方向的随机性, ,统计结果统计结果: :各种各种取向的光矢量振幅相等取向的光矢量振幅相等光光普通光源发光：普
2、通光源发光：光矢量对传播方向均匀对称分布光矢量对传播方向均匀对称分布 非偏振非偏振xyz. . . . . . . . . . .正交分解：正交分解：一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动无固定相位差无固定相位差,非相干叠加非相干叠加2. 线偏振光线偏振光光振动只有一个确定方向光振动只有一个确定方向（只有一个振动面）（只有一个振动面）3. 椭圆偏振光椭圆偏振光4. 圆偏振光圆偏振光光矢量旋转，光矢量旋转，其端点轨迹为截面是其端点轨迹为截面是 的螺旋线的螺旋线椭圆椭圆圆圆. . . . . .自然光自然光+ +线偏振光线偏振光光振动在某方向上占优势光振动
3、在某方向上占优势. . .三、起偏方法及规律三、起偏方法及规律原理：原理：利用光在两种介质界面上的反射和折射利用光在两种介质界面上的反射和折射利用光在各向异性介质中的传播利用光在各向异性介质中的传播偏振片偏振片双折射双折射获得线偏振光获得线偏振光n1n2i0i0 1. 反射和折射起偏反射和折射起偏 一般情况下得局部偏振光一般情况下得局部偏振光n1n2i当入射角当入射角i0满足满足反射光为线偏振光（反射光为线偏振光（）注意：注意：； i自然光入射自然光入射反射光反射光 垂直分量与平行分量比例随垂直分量与平行分量比例随i变变由由反射线与折射线垂直反射线与折射线垂直i0：布儒斯特角布儒斯特角( (起
4、偏振角起偏振角) )布儒斯特定律布儒斯特定律n1n2i0i0 光以光以i = i0角入射，通过玻璃片堆折射角入射，通过玻璃片堆折射.自然光自然光入射入射 i0线偏振光线偏振光 线偏振光线偏振光折射光：折射光：近似近似线偏振光线偏振光( ( ) )（垂直振动成分一次次被反射掉）（垂直振动成分一次次被反射掉）反射光：反射光：线偏振光线偏振光( ( ) )练习：练习：1)光密光密光疏光疏无折射无折射线线折射线折射线与反射与反射线垂直线垂直光密光密 光疏光疏全全反反射射条件条件关系式关系式现现 象象起起偏偏振振in1n2i0n1n22) 2) 试比较起偏角与全反射临界角试比较起偏角与全反射临界角试比较
5、起偏角与全反射临界角试比较起偏角与全反射临界角偏振化方向偏振化方向原理：原理：晶体的二相色性：只让某一方向振动的光晶体的二相色性：只让某一方向振动的光通过，而吸收其它方向的光振动通过，而吸收其它方向的光振动偏振化方向偏振化方向效果：得到振动方向与偏振化方向一样的线偏振光效果：得到振动方向与偏振化方向一样的线偏振光I02、偏振片起偏偏振片起偏局部偏振光入射：自然光与线偏振光叠加局部偏振光入射：自然光与线偏振光叠加自然光入射自然光入射偏振片偏振片偏振片偏振片线偏振光入射线偏振光入射光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 马吕斯定律马吕斯定律 强度变化规律：强度变化规律
6、：I0IA1A2A练习：练习：1) 一束光强为一束光强为I0的自然光通过两个偏振化方向成的自然光通过两个偏振化方向成60o的的偏振片后，光强为偏振片后，光强为2) ) 3) 要让一束线偏振光的振动方向旋转要让一束线偏振光的振动方向旋转90 至少要几块偏至少要几块偏振片？如何放置？振片？如何放置？出射光强最大：出射光强最大：至少两块至少两块偏振片，如图放置：偏振片，如图放置： 未加偏振片时未加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗加偏振片时加偏振片时拍摄的橱窗拍摄的橱窗方解石晶体方解石晶体3.双折射起偏双折射起偏双折射现象双折射现象：光进入各向异性介质时，介质中：光进入各向异性介质时，介质中出现两条折射光
7、线。出现两条折射光线。e光光象象折射现折射现方解石晶体方解石晶体双双纸面纸面折射现折射现o光光寻常光寻常光o: :遵守折射定律，在入射面内遵守折射定律，在入射面内非常光非常光e: :不遵守折射定律，一般不在入射面内不遵守折射定律，一般不在入射面内o、e光均为线偏振光：光均为线偏振光：ei eoo原因：晶体各向异性原因：晶体各向异性几个重要概念几个重要概念(1)晶体的光轴：晶体的光轴：晶体内的晶体内的特殊方向特殊方向该方向上该方向上垂直于该方向垂直于该方向晶体内沿光轴方向传播的光不发生双折射晶体内沿光轴方向传播的光不发生双折射单轴晶体单轴晶体双轴晶体双轴晶体正晶体正晶体负晶体负晶体分类：分类：非
8、光轴方向非光轴方向:正晶体正晶体负晶体负晶体正晶体正晶体 uo ue负晶体负晶体 uo ue光轴光轴光轴光轴uoue*uoue o光波面：球面光波面：球面 e光波面：椭球面光波面：椭球面光轴方向相切光轴方向相切(2)晶体的主截面：晶体的主截面：光轴与晶面法线组成的平面光轴与晶面法线组成的平面入射线在主截面内时，两条折射线均在主截面内入射线在主截面内时，两条折射线均在主截面内(3)光线的主平面：光线的主平面：折射光与光轴构成的平面折射光与光轴构成的平面一般，二者主平面不重合一般，二者主平面不重合o、e光振动不垂直光振动不垂直特例：特例： 当入射光在主截面内时当入射光在主截面内时入射面入射面主截面
9、主截面o、e光主平面光主平面重合重合光轴光轴入射线入射线o光光 e光光在同一平面在同一平面 用惠更斯原理解释双折射用惠更斯原理解释双折射二者互相垂直二者互相垂直(1)自然光垂直入射晶面自然光垂直入射晶面o, e光不重合光不重合(a)o, e光重合无双折射光重合无双折射(b)o, e光同方向光同方向, ,但有光程差，有双折射。但有光程差，有双折射。(c)(2)自然光斜入射晶面自然光斜入射晶面e , o光不重合光不重合(d)(e)小结：1) 光在晶体内沿光轴传播，无双折射。光在晶体内沿光轴传播，无双折射。3) 其余情况均得两束分开的线偏振光。其余情况均得两束分开的线偏振光。Thank You世界触手可及世界触手可及携手共携手共进，齐创精品工程精品工程谢谢大家！
