【精品】偏振现象的观察与分析幻灯片
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光的偏振ppt课件
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体: 有两个光轴的晶体
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •
第三章 偏振.ppt
n2 介质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角 .
cot i0
n1 n2
tan(
π 2
i0 )
tan
第三章 光的偏振
28
波动及近 代光学
3-2 反射和折射时光的偏振
思考 一自然光自空气射向一块平板玻璃，
入射角为布儒斯特角 i0 ,问 在界面 2 的反射
光是什么光？
空气
线偏振光
n1 i0 i0
当
i0
tan 1
n2 n1
时，
i0 i0 n1
n2
反射光为线偏振光，且振动面垂直入射面， 折射光仍为部分偏振光．但 反射光的强度较 弱，不建议采用这种方法来获取线偏振光。
第三章 光的偏振
27
波动及近 代光学
3-2 反射和折射时光的偏振
i0 i0 n1
n2
i0 n1
n2
根据光路的可逆性，当入射光以 角从
22
I3 0
π , 3π , 5π , 7π ,
44 4 4
I3
I0 8
第三章 光的偏振
22
波动及近 代光学
一
3-2 反射和折射时光的偏振
反射光和折射光的偏振态
ii
n1
n2
玻璃
理论（菲涅耳公 式附录 1.3）和实验 空气 都证明：自然光入射 于界面上，反射光和 折射光（透射光）均 为部分偏振光。
3-1 自然光和偏振光
三 起偏和检偏
二向色性 : 某些物质能吸收某一方向 的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动 通过, 这种性质称二向色性 .
偏振片（器） ： 涂有二向色性材料的 透明薄片 、尼科耳棱镜等双折射晶体.
光学第六章偏振PPT课件
光学信号处理
通过偏振光干涉可以实现光学信 号的相干调制和解调，用于光纤
通信等领域。
光学信息处理
利用偏振光干涉可以实现对光学 信息的处理和分析，如图像处理、
模式识别等。
06
偏振光在光学仪器中的应用
偏振光在摄影镜头中的应用
偏振滤镜
在摄影中，偏振滤镜被用来消除 反光和眩光，提高影像的清晰度 和色彩饱和度。
寻常光和非寻常光。寻常光的折射率 与介质的对称轴方向无关，而非寻常 光的折射率与对称轴方向有关。
偏振光的传播规律
定义
偏振光是指光的电矢量或磁矢量在某一方向上振动的光。
传播规律
在各向异性介质中，偏振光的传播方向会发生改变，同时其偏振状态也会发生变化。具体 传播规律与介质的性质和光的入射角有关。
偏振态的描述
偏振片在光学仪器、摄影、显 示技术等领域有广泛应用。
波片
波片是一种能够改变光波相位差 的光学器件。
它由双折射晶体或光弹性薄膜制 成，能够使入射光的电场分量产 生相位延迟，从而改变光的偏振
状态。
波片在光学干涉、光学调制、光 学滤波等领域有重要应用。
偏振分束棱镜
偏振分束棱镜是一种能够将入射的线偏振光分成两个正交的线偏振分量，并分别沿 着不同的方向传输的光学器件。
光纤通信
在光纤通信中，偏振光被用来提高通信容量和传输速率，因 为光纤中的信号衰减与光的偏振状态有关。
信号处理
在光学信号处理中，偏振光被用来实现各种操作，如偏振分 束、偏振调制和解调等。
THANKS
感谢观看
部分偏振光
在多个方向上有振动，但 只有一个方向的振动占主 导。偏来自光的应用0102
03
04
光学成像
工程光学13光的偏振1217精品PPT课件
第十三章 光的偏振
4
没有优势方向
自然光的分解
一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅 的、不相干的线偏振光。
和 Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动
Ex Ey 与x, y方向选择无关
总光强
IIxIy
——非相干叠加
2020/11/29
第十三章 光的偏振
5
（2）线偏振光
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光， 称为完全偏振光。
2020/11/29
第十三章 光的偏振
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。
最常见的偏振光有五种: 自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏
振光。
2020/11/29
第十三章 光的偏振
2
（1）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
部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。
2020/11/29
第十三章 光的偏振
8
垂直于纸面的光振动的平 均值大于平行于纸面的光 振动的平均值。
平行于纸面的光振动的平 均值大于垂直于纸面的光 振动的平均值。
部分偏振光
部分偏振光的分解
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
第十三章 光的偏振
11
偏振度
P
Ip It
Ip In I p
It —部分偏振光的总强度
In —部分偏振光中包含的自然光的强度 Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强度
完全偏振光 (线、圆、椭圆 ) P =1
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(2)自然光与圆偏振光的鉴别
在检偏器前加一个1/4波片,此时若无论检偏器旋转到什么位置,
光强I始终不变,则此入射光为自然光.而圆偏振光经过四分之一
波片后,成为一线偏振光.在旋转检偏器时,可以观察到(1)中所 述现象.
偏振光的鉴别
(3)椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别
在检偏器的前加一个1/4波片,然后旋转偏振器进行观察,此 时1/4波片的光轴应与只用检偏器观察时透射光为极大或极 小的方向重合,此时若有一位置视场全暗,则入射光为椭圆 偏振光,否则为部分偏振光.
偏振现象的观察与分析
实验目的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.观察光的偏振现象,巩固理论知识. 2.掌握产生与检验偏振光的原理和方法.
3.波片与圆偏振光和椭圆偏振光
波片由正晶体或负晶体制成,常用来改变光的偏振状态. 当一束振幅为A的线偏振光垂直入射到表面平行于光轴的晶
片上，且光的振动面与晶片光轴夹角为时，则在晶片表面 上，偏振光O光与e光的振幅分别为Asin与Acos.二光传播
的方向相同,但这两束振动面互相垂直的光由于在晶体中传 播速度不同，因而会产一位相差.设晶片厚度为l,晶体对O光 的折射率为n0,对e光的折射率为ne,于是经晶片射出后O光、 e光的位相差为
2 n o n el
(3 )
波片与圆偏振光和椭圆偏振光
O光与e光为两个同频率、有固定相位差,互相垂直的振
动,则两光的波动方程为
讨论
（ 1 ） 当 δ=2kπ（k=1,2,3,…） 由 （ 3 ） 式得,即厚度为l的晶片可使O光与e光的 光程差为k,这种晶片称为全波片或波
片.
将δ=2k代入（6）式,得
x Ae y A0
可见,δ=2kπ时,O光经过全波片后,其合振动为平面偏振光,其振 动方向与入射偏振光的振动方向平行.
讨论
4.偏振光的鉴别
(1)自然光和线偏振光的鉴别 (1)自然光和线偏振光的鉴别
根据马吕斯定律I=I0cos2 ，当=0时,I=I0光强不发生变化.当 =90，I=0.因此把检偏器对着入射光,旋转检偏器,若光强不发
生变化,则入射光为自然光或圆偏振光.若检偏器旋转一周,透射 光有两次最亮(与入射光一样)和两次完全黑暗,则入射光应为线 偏振光.
x A e st in y A o st i ) n(
( 4 ) ( 5 )
式中Ao=Asin,Ae=Acos .从（4）、（5）二式中消去t,得
A x 2 2 e A y 2 2 o A 2 o x A ec yo s s2 in
(6 )
一般说,此式为一椭圆方程即合振动的轨迹在垂直于传播 方向的平面内且呈一椭圆形.它代表椭圆偏振光.
实验内容
鉴别自然光和偏振光 反射起偏
考察偏振光通过/2波片和/4波片时的
现象
结束语
谢谢大家聆听！！！
17
A x e 2 2 A y o 2 2 1
(9 )
若O光与e光的振幅相等,即A0=Ae,则（9）式变为
x 2 y 2 A e 2
( 1)0
此合成光圆偏光.当δ不为以上各值时,各振动为不同长
短轴组合的椭圆偏振光.椭圆偏振光的长轴和短轴的取向
决定于入射偏振光方向与晶片光轴间的夹角.当
=0,π/2时得线偏振光,=π/4时得圆偏振光.
（2）当=(2k+1), k=0,1,2,…），由（3）
式及(no-ne)L=(2k+1)/2 ,此时晶片厚度可使O 光与e光的光程差为 (2k+1) /2 ,此波片称为半
波片.
x Ae y Ao
这这样的合振动仍为平面偏振光,不过振动方向相对原
入射光的振动方向转过2角度
讨论
（3）当=(2k+1)/2,（k=0,1,2,3,…），则 光程差为(no-ne)L=(2k+1)/4,此晶片厚度可使O 光与e光的光程差为/4,此晶片为1/4波片.
在检偏器前加一个1/4波片,此时若无论检偏器旋转到什么位置,
光强I始终不变,则此入射光为自然光.而圆偏振光经过四分之一
波片后,成为一线偏振光.在旋转检偏器时,可以观察到(1)中所 述现象.
偏振光的鉴别
(3)椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别
在检偏器的前加一个1/4波片,然后旋转偏振器进行观察,此 时1/4波片的光轴应与只用检偏器观察时透射光为极大或极 小的方向重合,此时若有一位置视场全暗,则入射光为椭圆 偏振光,否则为部分偏振光.
偏振现象的观察与分析
实验目的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.观察光的偏振现象,巩固理论知识. 2.掌握产生与检验偏振光的原理和方法.
3.波片与圆偏振光和椭圆偏振光
波片由正晶体或负晶体制成,常用来改变光的偏振状态. 当一束振幅为A的线偏振光垂直入射到表面平行于光轴的晶
片上，且光的振动面与晶片光轴夹角为时，则在晶片表面 上，偏振光O光与e光的振幅分别为Asin与Acos.二光传播
的方向相同,但这两束振动面互相垂直的光由于在晶体中传 播速度不同，因而会产一位相差.设晶片厚度为l,晶体对O光 的折射率为n0,对e光的折射率为ne,于是经晶片射出后O光、 e光的位相差为
2 n o n el
(3 )
波片与圆偏振光和椭圆偏振光
O光与e光为两个同频率、有固定相位差,互相垂直的振
动,则两光的波动方程为
讨论
（ 1 ） 当 δ=2kπ（k=1,2,3,…） 由 （ 3 ） 式得,即厚度为l的晶片可使O光与e光的 光程差为k,这种晶片称为全波片或波
片.
将δ=2k代入（6）式,得
x Ae y A0
可见,δ=2kπ时,O光经过全波片后,其合振动为平面偏振光,其振 动方向与入射偏振光的振动方向平行.
讨论
4.偏振光的鉴别
(1)自然光和线偏振光的鉴别 (1)自然光和线偏振光的鉴别
根据马吕斯定律I=I0cos2 ，当=0时,I=I0光强不发生变化.当 =90，I=0.因此把检偏器对着入射光,旋转检偏器,若光强不发
生变化,则入射光为自然光或圆偏振光.若检偏器旋转一周,透射 光有两次最亮(与入射光一样)和两次完全黑暗,则入射光应为线 偏振光.
x A e st in y A o st i ) n(
( 4 ) ( 5 )
式中Ao=Asin,Ae=Acos .从（4）、（5）二式中消去t,得
A x 2 2 e A y 2 2 o A 2 o x A ec yo s s2 in
(6 )
一般说,此式为一椭圆方程即合振动的轨迹在垂直于传播 方向的平面内且呈一椭圆形.它代表椭圆偏振光.
实验内容
鉴别自然光和偏振光 反射起偏
考察偏振光通过/2波片和/4波片时的
现象
结束语
谢谢大家聆听！！！
17
A x e 2 2 A y o 2 2 1
(9 )
若O光与e光的振幅相等,即A0=Ae,则（9）式变为
x 2 y 2 A e 2
( 1)0
此合成光圆偏光.当δ不为以上各值时,各振动为不同长
短轴组合的椭圆偏振光.椭圆偏振光的长轴和短轴的取向
决定于入射偏振光方向与晶片光轴间的夹角.当
=0,π/2时得线偏振光,=π/4时得圆偏振光.
（2）当=(2k+1), k=0,1,2,…），由（3）
式及(no-ne)L=(2k+1)/2 ,此时晶片厚度可使O 光与e光的光程差为 (2k+1) /2 ,此波片称为半
波片.
x Ae y Ao
这这样的合振动仍为平面偏振光,不过振动方向相对原
入射光的振动方向转过2角度
讨论
（3）当=(2k+1)/2,（k=0,1,2,3,…），则 光程差为(no-ne)L=(2k+1)/4,此晶片厚度可使O 光与e光的光程差为/4,此晶片为1/4波片.