大学物理：第十五章光的偏振
合集下载
大学物理光的偏振
偏振片
自
然 光
偏 振 化 方 向 线 偏振 光
2、起偏 ∶自然光通过偏 振片后变为线偏振光 ， 称为 起偏 。 3、检偏 ∶偏振片又可用来 检验光线的偏振化程度 ，称 为检偏 。
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器 检偏器
§15-12 马吕斯定律
自然光 线偏振光
. .
起偏器
I0
I A
A0 a A
L (no ne )d 2 2 2 1 L (no ne )d L (no ne )d 4 2 (no ne )d 2 L (no ne )d 2 2 (no ne )d
一、 尼科耳棱镜 原理：利用o、e光的折射率不同，设法使其中一束 光产生全反射。 设计巧妙！
尼科耳棱镜：将一块方解石切成两半，再用加拿大树 胶粘合而成。 加拿大树胶
90 A 48
68
B
D
e光
O光
C
no 1.658
ne 1.486
n胶 1.55
加拿大树胶的折射率介于o、e光折射率之间
§15-13 反射光和折射光的偏振
一、布儒斯特定任意角度入射时，反射光和 折射光都为部分偏振光。 反射光中垂直于入射面振动 的光的强度比较大，折射光中 在入射面内振动的光的强度比 较大，均为部 分偏振光 。
r
n
1
n2
以布儒斯特角入射
当改变入射角，使之满足 ∶
§15-11 光的偏振
振动面：光矢量E与传播方向组成的平面。 偏振: E的振动方向对传播方向的不对称性。 E
光矢量 振动面
0
H
v
大学物理下 第十五章光的偏振 1
I max I min
1 I 0 + I' =2 = 2 1 I0 2
(1)检验光束的 ) 偏振性 (2)可以改变光 ) 束的偏振化方向
I0 =2 I'
3,布儒斯特定律 , 光反射与折射时的偏振
n1 n2
玻璃
i i
γ
部分偏振光 反射光 部分偏振光 , 垂直于入射面的振动大于平 行于入射面的振动 . 部分偏振光 偏振光, 折射光 部分偏振光, 平行于入射面的振动大于垂 直于入射面的振动 .
对于一般的光学玻璃 , 反射光的强度约占 入射光强度的7.5% , 大部分光将透过玻璃 大部分光将透过玻璃. 入射光强度的
利用玻璃片堆产生线 利用玻璃片堆产生线偏振光 玻璃片堆产生
i0
例3(P269 15-5) 讨论下列光线的反射和折射(起偏角i 讨论下列光线的反射和折射(起偏角 0 )
i0
i0
i0
102 A 102 102
光轴
78
78 78
B 光轴
用惠更斯原理解释光的双折射现象 1)O 光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面.即 ) 在晶体内任意点所引起的波阵面是球面. 具有各向同性的传播速率. 具有各向同性的传播速率. 2)e 光在晶体内任意点所引起的波阵面是绕光轴的 ) 旋转椭球面.沿光轴方向与O光具有相同的速率. 旋转椭球面.沿光轴方向与 光具有相同的速率.
方解石晶体
i
n
玻璃
γ
恒量
动光 学 光学 波动
CaCO3
sin i =n= sin γ
寻常光线( 寻常光线(o光)(ordinary rays) 服从折射定律的光线
n1 sin i = n 2 sin γ n 2 ≠ 常量
大学物理 第15章 光的偏振
S
I
当一束光射到各向异性介质时，可产生两束折 射光的现象 寻常光线(o光)：遵守折射定律 非常光线(e光)：不遵守折射定律 o光和e光都是线偏振光。 o光和e光只在双折射晶体的内部才有意义 o e
13
二.晶体的光轴与光线的主平面
1. 晶体的光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双 折射，该方向称为晶体的光轴。 A 方 解 石光轴 方向就 是从 它的一个钝偶所作的等分角 线。即它与钝偶的三条棱线 成等角。
B
•光轴是一特定的方向，不是指一条特定的直线 单轴晶体：只有一个光轴的晶体 例如，冰洲石、石英、红宝石等 双轴晶体：有两个光轴的晶体 如云母、蓝宝石等.
14
2.主平面 晶体中的光线和光轴组成的平面。 一般情况下，o光主平面与e光主平面不重合。 e光主平面 o光主平面 光轴 e光 o光 o光的振动方向垂直 e光的振动方向平行 于自己的主平面 于自己的主平面 3.主截面 e光主平面 由晶体光轴和晶体表面法 线方向组成的平面。 o光主平面 若入射光在主截面内，则o光 ，e光的主平面重合，此时o 、e光的振动方向互相垂直。 15 光轴
2
§15.1
自然光和偏振光
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。
E H
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。
3
二.自然光
自然光是非偏振光 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，具 有这种特性的光就叫自然光 。 自然光的分解 Eix Ei cos i 一般 Eix Eiy Eiy Ei sin i
大学物理第15章光的偏振
由反射获得偏振光 布儒斯特定律 由折射获得偏振光
大学物理第15章光的偏振
一. 由反射获得偏振光
i
•• ••
n1
n2
•
•
➢ 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。
玻璃的折射率为 3 = 1.73 。
因 io+r =90o，所以折射角r =30o。
又 tg60 =
3
=
n2 n1
= n玻
(2) 某透明媒质对空气全反射的临界角为45o , 则
布线儒偏斯 振特 光角 。： 且当n1>且n仅2或当n1<tgni2o都=可nn以12 。时，反射光才是
全反射：入射角i i临都是
• •
全反射。由于
io
• •
n1
sin i临
=
n2 n1
1
r•
n2
•
故只有n1>n2才会发生全反射。
大学物理第15章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 30。o
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
1
1
Imax = 2 I1 I2 , Imin = 2 I1
Imax = 5 = 1 2I2 , I2 = 2
Imin
I1 I1
即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。
大学物理第15章光的偏振
§15.3 反射和折射时光的偏振
大学物理第15章光的偏振
一. 起偏和检偏
➢ 获得线偏振光的过程称为起偏，所使用的器件称为 起偏器。 ➢ 检验某光束是否为线偏振光的过程称为检偏，所使 用的器件称为检偏器。
大学物理第15章光的偏振
一. 由反射获得偏振光
i
•• ••
n1
n2
•
•
➢ 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。
玻璃的折射率为 3 = 1.73 。
因 io+r =90o，所以折射角r =30o。
又 tg60 =
3
=
n2 n1
= n玻
(2) 某透明媒质对空气全反射的临界角为45o , 则
布线儒偏斯 振特 光角 。： 且当n1>且n仅2或当n1<tgni2o都=可nn以12 。时，反射光才是
全反射：入射角i i临都是
• •
全反射。由于
io
• •
n1
sin i临
=
n2 n1
1
r•
n2
•
故只有n1>n2才会发生全反射。
大学物理第15章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 30。o
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
1
1
Imax = 2 I1 I2 , Imin = 2 I1
Imax = 5 = 1 2I2 , I2 = 2
Imin
I1 I1
即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。
大学物理第15章光的偏振
§15.3 反射和折射时光的偏振
大学物理第15章光的偏振
一. 起偏和检偏
➢ 获得线偏振光的过程称为起偏，所使用的器件称为 起偏器。 ➢ 检验某光束是否为线偏振光的过程称为检偏，所使 用的器件称为检偏器。
大学物理下光的偏振PPT课件
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为
大学物理光的偏振
（A）
玻璃门表面的 反光很强
（B）
用偏光镜减弱 反射偏振光
（C）
用偏光镜消除 反射偏振光， 使玻璃门内的 人物清晰可见
例1：一束自然光从空气射向一块平板玻璃，设入射角等于布 儒斯特角，则在界面2的反射光为（ B ）
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
z
y x
左旋光 . 分 右旋光 .
实际为相差为 /2 两垂 直方向线偏振光的合成
部分偏振光 partial polarized light
光矢量振动方 向的角分布不均匀
部分偏振光示意图
=
+
光矢量投影
部分偏振光可视 为自然光与线偏振光 的叠加。
自然光经反射或折射后得到的光多为部分偏振光。见§24-3
光的偏振
的电场光强实度质E上 称是为电光磁矢波，量电。磁波都是横波。通常把光波中
对确定的传播方向，光矢量可能 的方向并不唯一。
所谓偏振是指：光矢量总是与光
的传播方向垂直的特性。 事实上就是电磁波的横波性
光矢量
传播方向
光矢量 振动方向
光的偏振
本章主要内容
§24-1 光的偏振状态 §24-2 线偏振光的获得与检验 §24-3 反射和折射时光的偏振
§24-1 光的偏振状态
偏振态——光矢量的振动状态。（振动方向及其角分布）
非偏振光 通常光有三类不同的偏振态： 完全偏振光
部分偏振光
非偏振光——自然光
光矢量角分布均匀
在垂直于传播方向的平面上，沿各方向振动光矢量都 有，分布均匀，具有轴对称性，而且振幅相等、没有固定 的相位关系。
大学物理下 第十五章光的偏振2
部分偏振光
2,马吕斯定律 , N
I = I 0 cos α
2
I0
M
E
检偏器
I
起偏器 折射定律
E0
i
n1
n2
n1 sin i = n 2 sin γ
γ
3,布儒斯特定律 ,
光反射与折射时的偏振 部分偏振光 偏振光, 反射光 部分偏振光,垂直 于入射面的振动大于平行于 入射面的振动 . 部分偏振光 偏振光, 折射光 部分偏振光,平 行于入射面的振动大于垂直 于入射面的振动 .
o o e nesini =sinγe γ nosini =sin γo
e
e o
e光波面
O光波面 光
ne主
光轴方向
e o
方解石: 方解石:ne=1.4864 ,no= 1.6584
sini=nes inγe γ sini=nosin γo
nesini =sinγe γ nosini =sin γo
尼科耳棱镜可用于起偏和检偏
α =0
α = 90
渥氏棱镜(Wollaston prism) 渥氏棱镜
D O C
A
e
α
e
B
O
光从光密到光疏 折射光要偏离法线
P273
两块直角方解石光轴相互垂直 n0 0 n o sin 45 = n e sin γ e sin γ e = sin 45 0 ne ne 0 n e sin 45 = n o sin γ o sin γ o = sin 45 0 no 1515-8
O光波面 光
71
0
ne主
光轴方向
例3,下列三个棱镜由方解石制成(no=1.658, ,下列三个棱镜由方解石制成( , ne=1.486)光轴方向如图所示,自然光垂直入射. )光轴方向如图所示,自然光垂直入射. 试画出通过棱镜后的折射光路图. 试画出通过棱镜后的折射光路图.
大学物理课件15光的偏振
2018-6-6
2
第 15 章 光的偏振 E
2、光的偏振性：
对于平面电磁波，电场强度矢
H
量——光矢量的振动方向与传
播方向垂直。
S EH
光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光 矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性， 这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为 光的偏振性。
I0
p1
p3
p1 p2
p3
I0
p1
I1 p2 I2 p3
I3
I1
1 2
I0
I2
I1 cos2
I0 2
cos 2
2018-6-6
17
I0
p1
第 15 章
I1
光的偏振
•• •
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
振片的偏振化方向，用“ ”表示。
第 15 章 光的偏振
2018-6-6
1
第 15 章 光的偏振 一、光的偏振性
1、横波和纵波的区别——偏振
•纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题； • 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。
定义：振动方向对 于传播方向的不对 称性称为偏振性。
说明：只有横波才 具有偏振现象，偏 振现象是横波区别 于纵波的最明显的 特征。
2018-6-6
偏振光的表示法
部分偏振光的表示法
5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反射光为线偏振光，折射光 为部分偏振光。并且：
i0 r 900
由折射定律：
以布儒斯特角入射
i0 n1
n2
i0 900
r
sin i0 sin r
n2 n1
n21
sin i0 sin r
sin i0 sin(900 i0 )
tgi0
tg i 0=
n2 n1
= n21
布儒斯特定律
25
•
•
• •i0
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
19
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直
——光强为零
20
二、马吕斯定律
偏振化方向
Asinz 不通过
入射偏振光 A Acos // z 通过
I,A
zE
I
Asin
A cos
I A2 cos2 I cos2
2
......
2
三、偏振光 ：光矢量在垂直传播方向的平面内，只沿一 个固定方向振动，这种光称为线偏振光（平面偏振光）。
偏振面：传播方向与振动方向(E 矢量) 组成的平面。
偏振面 C
偏振面 C
偏振光表示：
部分偏振光 ：在垂直传播方向的平面内，光矢量 E在某
一方向振动较强，而垂直该方向的振动较弱。
第十五章 光 的 偏 振
§15.1 自然光 偏振光
一、横波具有偏振性
光的偏振性表明光波是横波
1
二、自然光 : 光沿某一方向传播时，在垂直于传播方向的平面内，
沿各个方向振动的光矢量都有，且各方向光振动的振幅 都相等，这种光称为自然光。
可分解为任意两个方向互相垂直、振幅相等的 光矢量分量， I I0
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
15
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
检偏器
16
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
17
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
18
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
• • •
i0
•
•
••
•i •
i
••
•
•
• •i0
• • •
•
• •
•i •
••
•
26
*玻璃片堆
利用玻璃片堆增加反射偏振光光强，提高透射光偏 振度，但光强减小
自然光入射
. . i0 .. . .. . . .. . . .. . . . . .n1
r.
n2
n1
.
tgr
tg(
2
i0 )
ctgi0
I0 2
I0 1
Imax 5Imin
I1 2
21
[例15-1] 自然光 I0 通过偏振化方向互相垂直的偏振 片 P1, P2 。如果在 P1, P2 间平行插入另一偏振片 P3，P3 与 P1 偏振化方向夹角 ，求：
（1）透过 P2 后的光强？ （2）定性画出光强随 的函数曲线，转动一周，通过 光强出现几次极大和极小值？
自然光
.
....
起偏器
5
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
.
....
起偏器
6
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
7
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
8
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
9
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
10
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
11
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
12
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
13
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
14
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
23
§15.3 反射和折射时光的偏振
*反射光的偏振——布儒斯特定律
实验和理论都表明：
自然光以任意角度入射到两种各向同性介质的分界面 上反射和折射时,反射光和折射光都是部分偏振光，且 反射光中垂直入射面的振动居多
折射光中平行入射面的振动居多
i
以任意角度入射
n1 n2 r
24
当入射角 i i0 —布儒斯特角
n1 n2
.
r是玻璃、空气
界面的起偏角。
线偏振光
27
• • ••i
•
i0 •i0 i0•
••
已知：n水=1.33, n玻璃＝1.50 ， 容器底部反射光为偏振光 求：i=?
解：tgi0
n2 n1
1.50 1.33
sin i n水 sin i0 1.33 sin i0
i 840
28
§15.4 光 的 双 折 射
一、光的双折射现象
1）光线入射到各向异性晶体表面时 二束折射光
一束光在晶体内各个方向上折射率相同，传播速度相同
—— o光（寻常光）
一束光在晶体内各个方向上折射率不同，传播速度不同
2）o光、e光都是线偏振光
—— e光（非常光）
3）双折射晶体中存在一特定方向 ——光轴 光线沿这一方向入射时，不发生双折射
[解]（1）
自
然
光I
通
0
过P1
I0 2
通 过P3
I3
I0 2
cos2
通 过P2
I2
I3 cos2(900
)
I0 2
cos2
sin2
I0 8
sin2 2
22
（2）定性画出光强随 的函数曲线，转动一周，通过 光强出现几次极大和极小值？
解(2) I2
I0 8
s in 2
2
偏振片旋转一周 ,通过P2的光强出现 4次极大,4次极小.
3
§15.2 偏振片的起偏与检偏 马吕斯定律
一、起偏和检偏 自然光 偏振光：起偏（起偏器） 检验一束光是否为偏振光：检偏（检偏器）
偏振片：能吸收某一 方向的光振动，而只让与 这个方向垂直的光振动通 过的某些薄膜材料。 这个方向称为偏振化方向
I0 自然
光
偏振片 偏
振 化 方 向
线
偏
I0
2
振4光
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
0,1800 I I
马吕斯定律： I I cos2
900 ,2700 I 0 0 900 0 I I
例：自然光和线偏振光的混合光，垂直通过一偏振片。 旋转偏振片，测得透射光强最大值是最小值的5倍。求入 射光中，自然光与线偏振光的光强比。
解： Imax
I0 2
I1
Imin
单轴晶体 ：方解石、石英、红宝石 双轴晶体 ：云母、蓝宝石
29
4）光轴与某光线组成的平面 ——该光线的主平面 o光：振动方向垂直于o光的主平面 e光：振动方向平行于e光的主平面
一般来说，o光主平面和e光主平面不重合，只有当光轴 位于入射面内时，两主平面重合。此时o光、e光是两个 振动方向互相垂直的偏振光。
i0 r 900
由折射定律：
以布儒斯特角入射
i0 n1
n2
i0 900
r
sin i0 sin r
n2 n1
n21
sin i0 sin r
sin i0 sin(900 i0 )
tgi0
tg i 0=
n2 n1
= n21
布儒斯特定律
25
•
•
• •i0
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
19
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直
——光强为零
20
二、马吕斯定律
偏振化方向
Asinz 不通过
入射偏振光 A Acos // z 通过
I,A
zE
I
Asin
A cos
I A2 cos2 I cos2
2
......
2
三、偏振光 ：光矢量在垂直传播方向的平面内，只沿一 个固定方向振动，这种光称为线偏振光（平面偏振光）。
偏振面：传播方向与振动方向(E 矢量) 组成的平面。
偏振面 C
偏振面 C
偏振光表示：
部分偏振光 ：在垂直传播方向的平面内，光矢量 E在某
一方向振动较强，而垂直该方向的振动较弱。
第十五章 光 的 偏 振
§15.1 自然光 偏振光
一、横波具有偏振性
光的偏振性表明光波是横波
1
二、自然光 : 光沿某一方向传播时，在垂直于传播方向的平面内，
沿各个方向振动的光矢量都有，且各方向光振动的振幅 都相等，这种光称为自然光。
可分解为任意两个方向互相垂直、振幅相等的 光矢量分量， I I0
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
15
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
检偏器
16
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
17
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
18
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
• • •
i0
•
•
••
•i •
i
••
•
•
• •i0
• • •
•
• •
•i •
••
•
26
*玻璃片堆
利用玻璃片堆增加反射偏振光光强，提高透射光偏 振度，但光强减小
自然光入射
. . i0 .. . .. . . .. . . .. . . . . .n1
r.
n2
n1
.
tgr
tg(
2
i0 )
ctgi0
I0 2
I0 1
Imax 5Imin
I1 2
21
[例15-1] 自然光 I0 通过偏振化方向互相垂直的偏振 片 P1, P2 。如果在 P1, P2 间平行插入另一偏振片 P3，P3 与 P1 偏振化方向夹角 ，求：
（1）透过 P2 后的光强？ （2）定性画出光强随 的函数曲线，转动一周，通过 光强出现几次极大和极小值？
自然光
.
....
起偏器
5
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
.
....
起偏器
6
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
7
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
8
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
9
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
10
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
11
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
....
.
起偏器
12
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
13
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
14
偏振光通过旋转的检偏器， 光强变化情况
23
§15.3 反射和折射时光的偏振
*反射光的偏振——布儒斯特定律
实验和理论都表明：
自然光以任意角度入射到两种各向同性介质的分界面 上反射和折射时,反射光和折射光都是部分偏振光，且 反射光中垂直入射面的振动居多
折射光中平行入射面的振动居多
i
以任意角度入射
n1 n2 r
24
当入射角 i i0 —布儒斯特角
n1 n2
.
r是玻璃、空气
界面的起偏角。
线偏振光
27
• • ••i
•
i0 •i0 i0•
••
已知：n水=1.33, n玻璃＝1.50 ， 容器底部反射光为偏振光 求：i=?
解：tgi0
n2 n1
1.50 1.33
sin i n水 sin i0 1.33 sin i0
i 840
28
§15.4 光 的 双 折 射
一、光的双折射现象
1）光线入射到各向异性晶体表面时 二束折射光
一束光在晶体内各个方向上折射率相同，传播速度相同
—— o光（寻常光）
一束光在晶体内各个方向上折射率不同，传播速度不同
2）o光、e光都是线偏振光
—— e光（非常光）
3）双折射晶体中存在一特定方向 ——光轴 光线沿这一方向入射时，不发生双折射
[解]（1）
自
然
光I
通
0
过P1
I0 2
通 过P3
I3
I0 2
cos2
通 过P2
I2
I3 cos2(900
)
I0 2
cos2
sin2
I0 8
sin2 2
22
（2）定性画出光强随 的函数曲线，转动一周，通过 光强出现几次极大和极小值？
解(2) I2
I0 8
s in 2
2
偏振片旋转一周 ,通过P2的光强出现 4次极大,4次极小.
3
§15.2 偏振片的起偏与检偏 马吕斯定律
一、起偏和检偏 自然光 偏振光：起偏（起偏器） 检验一束光是否为偏振光：检偏（检偏器）
偏振片：能吸收某一 方向的光振动，而只让与 这个方向垂直的光振动通 过的某些薄膜材料。 这个方向称为偏振化方向
I0 自然
光
偏振片 偏
振 化 方 向
线
偏
I0
2
振4光
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
0,1800 I I
马吕斯定律： I I cos2
900 ,2700 I 0 0 900 0 I I
例：自然光和线偏振光的混合光，垂直通过一偏振片。 旋转偏振片，测得透射光强最大值是最小值的5倍。求入 射光中，自然光与线偏振光的光强比。
解： Imax
I0 2
I1
Imin
单轴晶体 ：方解石、石英、红宝石 双轴晶体 ：云母、蓝宝石
29
4）光轴与某光线组成的平面 ——该光线的主平面 o光：振动方向垂直于o光的主平面 e光：振动方向平行于e光的主平面
一般来说，o光主平面和e光主平面不重合，只有当光轴 位于入射面内时，两主平面重合。此时o光、e光是两个 振动方向互相垂直的偏振光。