第14章光的偏振
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这也说明了折射光依然是部分偏振光。
16
二．应用
①用玻璃片堆获偏振光
i0
玻璃片堆
(接近线偏振光)
②外腔式激光器的谐振腔中开有布儒斯特窗，可减 少反射损失
i0
i0
i0
i0 激光输出
M1
布儒斯特窗
M2
17
③在强光下摄影时，可在摄影机前头加偏振片
有反射光干扰的橱窗
在照相机镜头前加偏振 片消除了反射光的干扰
向传播时，不发生双折射现象，此特殊方向称为晶
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
18
例: 在下图中，以线偏振光或自然光入射于界面时， 问折射光和反射光各属于什么性质的光，并在图中表 示出来，图中i= arctg n i≠i0
i0
i0
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
答：(1),(2),(3)中反射光、折射光均为线偏振光 (4)的折射光为线偏振光，没有反射光。 (5)的反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光
第14章 光的偏振 §14.1 自然光和偏振光 §14.2 起偏和检偏 马吕斯定律 §14.3 反射与折射时光的偏振 §14.4 光的双折射
1
§14.1自然光和偏振光
一. 横波的偏振性
振动面 振动矢量与传播方向组成的平面
E
H
横波的振动相对于传播方向不是轴对称的。
2
波的振动方向相对于传播方向的不对称性叫做偏振
sini n2 常数
sin n1
即使入射角为0，折射角也不一定等于0，而且e光 往往不在入射面内。 注意： • o光和e光只有在双折射晶体的内部才有意义 • o光和e光都是线偏振光
21
如果将光束正入射在冰洲石上，并将冰洲石围绕 着入射光束旋转，则发现其中一根光束不动，而另 一根光束跟着旋转一周。
Eix Eiy
6
然后将所有波列光矢量的分量叠加起来
Ex Eix E y Eiy
但此时 E x E y
各振动没有优势方向。结果与坐标系无关
这样，自然光可分作两个相互垂直的，振幅相等的 ，不相干的的线偏振光。
因此, I I x I y
非相干
Ix
Iy
I 2
表示法:
S
7
四．部分偏振光
光矢量的振动各个方向都有，一个方向振动较弱 ，而另一方向振动较强的光 ，叫部分偏振光.
若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成 45角、且向同一方向倾斜的偏振片可以避免汽车会 车时灯光的晃眼。
13
例: 一束自然光入射到由四个偏振片组成的偏振片组
上，四个偏振片是这样放置的，每个偏振片偏振化方
向相对于前面一片顺时针转过30°角，设入射光强为
I°.则通过第二片后光强变为 强变为 .
，通过第四片后光
I
0
I1
1 2
I0
I2 I1 cos2 I3 I2 cos2
2
1 2
I0
3 2
3 8
I0
2
3 8
I0
3 2
9 32
I0
I4 I3 cos2
2
9 32
I0
3 2
27 128
I0
14
§14-3 反射和折射时光的偏振
一．布儒斯特定律
ii
垂直入射面的 E矢量占优势 n1
n2 平行入射面的 E矢量占优势
分子型：
入射 电磁波
y x z z
线栅起偏器
9
实验表明，自然光用偏振片起偏,在忽略偏振片的
吸收的情况下，
出射光强
1 I 2 I0
偏振片的偏振化方向
偏振片上允许通过光振动的方向。也叫透光轴。
偏振光的检验
偏振片转一周
线偏光
消光
部分偏光
强度变，无 消光
自然光
强度不变
透光轴
10
二．马吕斯定律
线偏振光通过偏振片P 前后的光强关系： 设α为振动方向与偏振化方向的夹角
19
§14.4 光的双折射
一.光的双折射现象
方解石 晶体
双双折 折射 射
I
S•
R1
•
R2
•Baidu Nhomakorabea
1.双折射: 当一束光射到各向异性介质时， 可产生两束折射光的现象
20
2.寻常光（o光）和非寻常光（e光）
寻常光(o光):遵守折射定律
sini n2 常数
sin n1
非常光(e光):不遵守折射定律
o光总在入射面内
3
二. 线偏振光
光矢量的振动方向始终不变的光，叫线偏振光。 又称平面偏振光
E
面对光的传 播方向看
光矢量的方向始终在一个平面中，但其大 小随位相而变。
4
分解：
y
Ey
E
Ex
x
Ex E cos
E y E sin Ex ,Ey的大小依赖于 x, y 方向的选取。
表示法：
光振动平行板面 光振动垂直板面
入射角i 变反射、折射光的偏振度也变。
i = i0 时，反射光 只有垂直分量：
i０ i０ n1
n2
０ i0 +0 = 90
15
i0 — 布儒斯特角或 起偏角
由 n1 sin i0 n2 sin 0 n2 cos i0
有
tg i0
n2 n1
n21
布儒斯特定律
反射偏振光非常微弱,只占入射光中全部垂直 分量的15%，
1020 A 1020
e
1020
o
780 780
1020
B
方解石(冰洲石CaCO3） 天然方解石晶体的外形为平行六面体 每个面都是钝角1020和锐角780的平行四边形。
A点和B点是三个钝角的交合点(称为钝偶)
22
二.晶体的光轴和光线的主平面
1. 晶体的光轴
晶体内 存在一个特殊方向，当光在晶体中沿此方
部分偏振光可以看作是 由一个完全偏振光和一个 自然光混合起来组成的。
分解:
分解
非相干
Ｅx ≠ Ｅy
表示法：
8
§14-2 起偏和检偏 马吕斯定律
一．偏振片的起偏、检偏
起偏： 把自然光变成偏振光 偏振器：把自然光变成为全偏振光的仪器 起偏的原理: 利用某种形式的不对称性
光轴
微晶型：
···
非偏振光
线偏振光
5
三.自然光
自然光是非偏振光 一个光波列是横波。 但从宏观上看，普通光源的光不是偏振光。
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 。
分解:
每一个波列的光矢量都沿x、y 轴分解
Eix Ei cosi Eiy Ei sini
一般
I0
P
I
E0 P
E = E0cos
I0
E
2 0
,
I
E
2
E
2 0
cos
2
I IO
E2
E
2 0
(E0 cos a)2 E02
I I0 cos2 11
0，I Imax I0 ，
，I 0
2
— 消光
注意：入射光必须是线偏振光，不是自然光 Ｉ是与cos2α正比
12
三、偏振片的应用应用：
作为光学仪器中的起偏和检偏装置。 制成偏光眼镜，可观看立体电影 作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。 制成安全汽车灯
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二．应用
①用玻璃片堆获偏振光
i0
玻璃片堆
(接近线偏振光)
②外腔式激光器的谐振腔中开有布儒斯特窗，可减 少反射损失
i0
i0
i0
i0 激光输出
M1
布儒斯特窗
M2
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③在强光下摄影时，可在摄影机前头加偏振片
有反射光干扰的橱窗
在照相机镜头前加偏振 片消除了反射光的干扰
向传播时，不发生双折射现象，此特殊方向称为晶
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
18
例: 在下图中，以线偏振光或自然光入射于界面时， 问折射光和反射光各属于什么性质的光，并在图中表 示出来，图中i= arctg n i≠i0
i0
i0
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
答：(1),(2),(3)中反射光、折射光均为线偏振光 (4)的折射光为线偏振光，没有反射光。 (5)的反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光
第14章 光的偏振 §14.1 自然光和偏振光 §14.2 起偏和检偏 马吕斯定律 §14.3 反射与折射时光的偏振 §14.4 光的双折射
1
§14.1自然光和偏振光
一. 横波的偏振性
振动面 振动矢量与传播方向组成的平面
E
H
横波的振动相对于传播方向不是轴对称的。
2
波的振动方向相对于传播方向的不对称性叫做偏振
sini n2 常数
sin n1
即使入射角为0，折射角也不一定等于0，而且e光 往往不在入射面内。 注意： • o光和e光只有在双折射晶体的内部才有意义 • o光和e光都是线偏振光
21
如果将光束正入射在冰洲石上，并将冰洲石围绕 着入射光束旋转，则发现其中一根光束不动，而另 一根光束跟着旋转一周。
Eix Eiy
6
然后将所有波列光矢量的分量叠加起来
Ex Eix E y Eiy
但此时 E x E y
各振动没有优势方向。结果与坐标系无关
这样，自然光可分作两个相互垂直的，振幅相等的 ，不相干的的线偏振光。
因此, I I x I y
非相干
Ix
Iy
I 2
表示法:
S
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四．部分偏振光
光矢量的振动各个方向都有，一个方向振动较弱 ，而另一方向振动较强的光 ，叫部分偏振光.
若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成 45角、且向同一方向倾斜的偏振片可以避免汽车会 车时灯光的晃眼。
13
例: 一束自然光入射到由四个偏振片组成的偏振片组
上，四个偏振片是这样放置的，每个偏振片偏振化方
向相对于前面一片顺时针转过30°角，设入射光强为
I°.则通过第二片后光强变为 强变为 .
，通过第四片后光
I
0
I1
1 2
I0
I2 I1 cos2 I3 I2 cos2
2
1 2
I0
3 2
3 8
I0
2
3 8
I0
3 2
9 32
I0
I4 I3 cos2
2
9 32
I0
3 2
27 128
I0
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§14-3 反射和折射时光的偏振
一．布儒斯特定律
ii
垂直入射面的 E矢量占优势 n1
n2 平行入射面的 E矢量占优势
分子型：
入射 电磁波
y x z z
线栅起偏器
9
实验表明，自然光用偏振片起偏,在忽略偏振片的
吸收的情况下，
出射光强
1 I 2 I0
偏振片的偏振化方向
偏振片上允许通过光振动的方向。也叫透光轴。
偏振光的检验
偏振片转一周
线偏光
消光
部分偏光
强度变，无 消光
自然光
强度不变
透光轴
10
二．马吕斯定律
线偏振光通过偏振片P 前后的光强关系： 设α为振动方向与偏振化方向的夹角
19
§14.4 光的双折射
一.光的双折射现象
方解石 晶体
双双折 折射 射
I
S•
R1
•
R2
•Baidu Nhomakorabea
1.双折射: 当一束光射到各向异性介质时， 可产生两束折射光的现象
20
2.寻常光（o光）和非寻常光（e光）
寻常光(o光):遵守折射定律
sini n2 常数
sin n1
非常光(e光):不遵守折射定律
o光总在入射面内
3
二. 线偏振光
光矢量的振动方向始终不变的光，叫线偏振光。 又称平面偏振光
E
面对光的传 播方向看
光矢量的方向始终在一个平面中，但其大 小随位相而变。
4
分解：
y
Ey
E
Ex
x
Ex E cos
E y E sin Ex ,Ey的大小依赖于 x, y 方向的选取。
表示法：
光振动平行板面 光振动垂直板面
入射角i 变反射、折射光的偏振度也变。
i = i0 时，反射光 只有垂直分量：
i０ i０ n1
n2
０ i0 +0 = 90
15
i0 — 布儒斯特角或 起偏角
由 n1 sin i0 n2 sin 0 n2 cos i0
有
tg i0
n2 n1
n21
布儒斯特定律
反射偏振光非常微弱,只占入射光中全部垂直 分量的15%，
1020 A 1020
e
1020
o
780 780
1020
B
方解石(冰洲石CaCO3） 天然方解石晶体的外形为平行六面体 每个面都是钝角1020和锐角780的平行四边形。
A点和B点是三个钝角的交合点(称为钝偶)
22
二.晶体的光轴和光线的主平面
1. 晶体的光轴
晶体内 存在一个特殊方向，当光在晶体中沿此方
部分偏振光可以看作是 由一个完全偏振光和一个 自然光混合起来组成的。
分解:
分解
非相干
Ｅx ≠ Ｅy
表示法：
8
§14-2 起偏和检偏 马吕斯定律
一．偏振片的起偏、检偏
起偏： 把自然光变成偏振光 偏振器：把自然光变成为全偏振光的仪器 起偏的原理: 利用某种形式的不对称性
光轴
微晶型：
···
非偏振光
线偏振光
5
三.自然光
自然光是非偏振光 一个光波列是横波。 但从宏观上看，普通光源的光不是偏振光。
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 。
分解:
每一个波列的光矢量都沿x、y 轴分解
Eix Ei cosi Eiy Ei sini
一般
I0
P
I
E0 P
E = E0cos
I0
E
2 0
,
I
E
2
E
2 0
cos
2
I IO
E2
E
2 0
(E0 cos a)2 E02
I I0 cos2 11
0，I Imax I0 ，
，I 0
2
— 消光
注意：入射光必须是线偏振光，不是自然光 Ｉ是与cos2α正比
12
三、偏振片的应用应用：
作为光学仪器中的起偏和检偏装置。 制成偏光眼镜，可观看立体电影 作为照相机的滤光镜，可以滤掉不必要的反射光。 制成安全汽车灯