工程光学讲稿(偏振)

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1、第十五章光的偏振及其应用光波是电磁波，电磁波中起光作用的是电场矢量(光矢量)偏振态：光矢量的振动状态五种偏振态：自然光，线偏振光,部分偏振光,椭圆偏振光,圆偏振光1§15－1偏振光概述一、偏振光与自然光1、自然光：具有一切可能的振动方向的许多光波之和。特点：振动方向的无规则性。表示：可用两个振动方向垂直的、强度相等的、位相关系不确定的光矢量表示。自然光22、偏振光：光矢量的方向和大小有规则变化的光线偏振光：光矢量方向不变，其大小随位相变化。圆偏振光：光矢量大小不变，其方向绕传播方向均匀转动，且矢量末端轨迹为

2、圆。椭圆偏振光：光矢量大小和方向都在有规律地变化，且矢量末端轨迹为椭圆。3a、线偏振光振动面u右旋椭圆偏振光b、椭圆偏振光和圆偏振光（平面偏振光）4自然光部分偏振光3、部分偏振光(Partiallypolarizedlight)自然光在传播过程中，由于外界的作用造成振动方向上强度不等，使某一方向上的振动比其它方向上的振动占优势。PartialpolarizedlightNaturallight5表示：部分偏振光=完全偏振光+自然光完全偏振光Ip=Imax-Imin偏振度：6§15－2偏振光的产生从自然光中获

3、取线偏振光的主要方法：反射和折射二向色性双折射71、由反射和折射产生偏振光1)反射和折射当一束自然光投射到分界面上时，会分解成为两个光矢量，一个在入射面内称为平行分量；另一个垂直于入射面，称为垂直分量。由于二者的反射系数不同，因而自然光在反射和折射后就变成部分偏振光。2n1q1n2q1q’xzoE1pE1sE’1sE’1pE2sE2p8反射光为线偏振光。振动方向垂直于入射面。透射光为部分线偏振光。2）布儒斯特定律自然光投射到两种不同介质的分界面上时，若入射角满足关系式，则反射光中没有振动平行于入射面的分量。

4、入射角为布儒斯特角，即n2’ii’93）实例（Examples）：用玻璃片堆获得偏振光10偏振分光镜ZnS(n2)冰晶石(n1)90。n3112、由二向色性产生偏振光二向色性：各向异性的晶体对光的吸收本领随波长改变外，还随光矢量相对晶体的方位而改变。人造偏振片：H偏振片和K偏振片x(拉伸方向)y(透光轴方向)z12在双折射晶体内，自然光被分解成光矢量相互正交的线偏振光传播，把其中的一束光拦掉，便得到线偏振光。3、双折射晶体产生线偏振光13§15－3马吕斯定律(Malus’law)如果一入射线偏振光的电矢量振

5、动方向和检偏器的透光轴成q角，则通过检偏器之后的光强I为：起偏器（Polarizer）：用来产生偏振光的偏振器件。检偏器（Analyser）：用来检验偏振光的偏振器件。A0cosqA0sinqy（透光轴方向）xqI014自然光(Naturallight)验证马吕思定律的实验装置：起偏器(Polarizer)检偏器(Analyser)光电接收器(Photoelectricreceiver)P1P2Ecos消光比：最小透射光强和最大透射光强之比。15.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器

6、，光强发生变化16.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化17.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化18.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化19.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化20.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化21.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化22.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏

7、振光通过旋转的检偏器，光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零23.....检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光24.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变25.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变26.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变27.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变28.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变29.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变30.....检偏器自然光自然光通过

8、旋转的检偏器，光强不变31七种偏振态的检验把检偏器对着被检光旋转一周，若得到两明两零光强不变两明两暗线偏振光在光路中插入1/4波片，再旋转检偏器，若得在光路中插入1/4波片,并使光轴与检得的暗方位相重合,再旋转检偏器,若两明两零则为光强不变则为两明两暗则为圆偏光自然光自加然圆光偏光椭圆偏光自加然线光偏光自椭然圆光偏加光两明两零则为两明两暗但暗程度与前不同则为两明两暗但暗方位与未插入1/4波片时相同则为32[例1]