8.波动光学之偏振

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1、光的偏振8-7一、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。偏振:波的振动方向相对传播方向的不对称性。光矢量振动面v0HE光的偏振态:光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态。1.偏振2.光是横波二、自然光和偏振光一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的光振动。自然光的表示法：光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。1.自然光光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。一束线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、相干的线偏振光。EEyExyx线

2、偏振光(完全偏振光)E播传方向振动面2.线偏振光和部分偏振光线偏振光的表示法：光振动平行板面光振动垂直板面部分偏振光是自然光与线偏振光的混合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。部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··部分偏振光的分解部分偏振光偏振度：讨论：部分偏振光自然光完全偏振光完全偏振光强度自然光强度椭圆偏振光：光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜椭圆。在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。圆偏振光3.椭

3、圆偏振光和圆偏振光线偏光椭圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可等效为两个具有恒定相位差、相同振动频率、振动方向相互垂直的线偏振光。三、起偏和检偏起偏：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。透光轴方向自然光偏振片线偏振光1、偏振片的起偏和检偏将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。线偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化，有消光现象自然光通过旋转的检偏器，光强不变。部分偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化。自然光通过起偏器，成为线偏光注意自然光通过偏振片后光

4、强的变化I?P待检光I不变？是什么光I变，有消光？是什么光I变，无消光？是什么光如果入射线偏振光的光强为I1，透过检偏器后，透射光的光强I2为四、马吕斯定律-----线偏振光的振动方向与检偏器的透射轴方向之间的夹角。E1E1cos检偏器透射轴线偏振光振动方向——消光光强的调制:在透振方向正交的起偏器M和检偏器N之间，插入一片以角速度旋转的理想偏振片P，入射自然光强为,试求由系统出射的光强是多少？•••每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四零”。t=00,900,1800,2700时，输出光强为零。t=450,1350,

5、2250,3150时，输出光强为。例1强度为Io自然光连续通过三个叠在一起的偏振片A、B、C，AC，求最大透射光强。解设偏振片A、B偏振化方向间的夹角为，有透射光强为可见最大透射光强为图16-10ABC自然光Io例2一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。解设入射光中自然光的光强为I1，线偏振光的光强为I2，则透射光强即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。五、布儒斯特定律----反射光和折射光的偏振自然光部分偏振光反射

6、和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化部分偏振光一般情况下,反射光和折射光都是部分偏振光：在反射光中,垂直振动多于平行振动;在折射光中,平行振动多于垂直振动。这里所说的“垂直”和“平行”是对入射面而言的。这时反射光成为其振动方向垂直于入射面的线偏振光。布儒斯特定律反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一特定值i0且满足自然光线偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角注意：此时的折射光仍是部分偏振光讨论:(1)当以布儒斯特角入射时，反射光线折射光线，即：io+ro=90°。所以：sinro=cosio=sin(90o-io)于是

7、有：io+ro=90o。即反射光线折射光线。n1n2ioro证：n1sinio=n2sinro(2)布儒斯特角不同于全反射的临界角。当且仅当时，反射光才是线偏振光。且n1>n2或n1n2才会发生全反射。n1n2ioro⑶利用玻璃片堆产生线偏振光ib(接近线偏振光)玻璃片堆最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光例3画出下列图中的反射光和折射光。n1n2(a)in1n2(b)ioion1n2(c)in1n2(d)io

8、例4填空：(1)平行光以60o的入射角由空气射向一平板玻璃，发现反射光是完全偏振光,则折射光的折射角为。玻璃的折射率为。(2)某透明媒质对空气全反射的临界角为45o,则光从空气射向该媒质时的布儒斯特角为。因io