工程光学讲稿(偏振).ppt

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1、第十二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,圆偏振光平面电磁波1§15－1偏振光概述一、偏振光与自然光普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性，使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。可用两个振动方向垂直的、强度

2、相等的、位相关系不确定的光矢量表示。2特点：在所有可能的方向上，光矢量的振幅都相等；...xy自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强的一半。自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。32、偏振光：光矢量的方向和大小有规则变化的光称为偏振光。线偏振光：光矢量方向不变，其大小随位相变化。振动面u（平面偏振光）4右旋椭圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光圆偏振光：光矢量大小不变，其方向绕传播方向均匀转动，且矢量末端轨迹为圆。椭圆偏振光：光

3、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。5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。PartialpolarizedlightNaturallight6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：§15－2偏振光的产生主要方法：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

4、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。··········2n1n1q2q1q,入射角为布儒斯特角，即9理论实验表明：反射所获得的线

5、偏光仅占入射自然光总能量的7.4%，而约占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。可以利用玻璃片来获得线偏振光，只用一片玻璃的缺点：以布儒斯特角入射时，反射光虽为线偏振光，但强度太小透射光的强度虽大，但偏振度太小为解决这个矛盾，让光通过由多片玻璃叠合而成的倾斜的片堆，并使入射角等于布儒斯特角，经过多次的反射和折射，既能获得较高的偏振度，光的强度也比较大。10•••••1.51.51.51.01.01.01.0••••••••1112偏振分光镜冰晶石(n1)ZnS(n2)90。n3132、由二

6、向色性产生偏振光二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收本领除了随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。·非偏振光线偏振光光轴电气石晶片··例：当振动方向互相垂直的两束线偏振白光通过晶体后呈现出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。14一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性，并具有二向色性。利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏振片。聚乙烯醇薄膜碘溶液拉伸、烘干聚乙烯醇薄膜氯化氢中加热脱水H偏振片K偏振片极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不会褪色，但膜片略变黑，

7、透明度低。偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做得薄而大，价廉，广泛应用。151、基本概念普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振光的器件称为起偏器。人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏振状态的器件称为检偏器。2、偏振片是一种人工膜片，对不同方向的光振动有选择吸收的性能，从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片上时，与此方向垂直的光振动分量完全被吸收，只让平行于该方向的光振动分量通过，即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件，叫做偏振片。这个特定的方向叫做偏振片

8、的偏振化方向，用“”表示。§15－3马吕斯定律(Malus’law)16偏振片既可用作起偏器，又可用作检偏器。从自然光获得偏振光的过程——起偏偏振片（利用晶体的二向色性）是一种常用的起偏器偏振片自然光Io线偏振光17•••3、起偏器自然光通过偏振片后成为线偏振光，线偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向一致。4、检偏器用来检验某一束光是否偏振光。方法：转动偏振片，观察透射光强度的变化。自然光：透射光强度不发生变化。18偏振光：透射光强度发生变化••••••部分偏振光：偏振光通