大学物理光的偏振 PPT

I0 8
sin 2
2
§24-3 反射与折射时光得偏振
实验表明:当自然光在两种各向同性得介质分界面上反 射与折射时,反射光与折射光得偏振态将发生变化:
ii r
i0 i0
n1
r
n2
一般情况下,反射光与折射光都就是部分偏振光。(湖光)
当 i 为特定角 i0 时，反射光为线偏振光，且光矢量垂直 于入射面（折射光仍为部分偏振光），该特定角满足
(A)
玻璃门表面得 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 玻璃门内得人 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得反射光为( ) B
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量得振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量得振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
自然光I0
线偏振光I=I0/2
线偏振光得获得
自然光I0
线偏振光 I=I0/2
自然光通过偏振片可以获得线偏振光。
线偏振光 I’< I
偏振片用于获得线偏振光时称为起偏器。
线偏振光得检验
转动用于检验得偏振片观察透射光。当其偏振化方向与 入射得线偏振光振动方向垂直时,透射光强为零,即出现消光现 象。如果有消光,则表明入射光为线偏振光;否则,不就是线偏 振光。
所有光矢量得强度在任意两个垂直得方向
上得分量之与相等。即,自然光可用两个垂直
得振幅相等 (Ix 系)来表示。
Iy
1 2
I自然光 )
得光振动(无相位关
普通光源发出得光都就是非偏振光。
光矢量投影
各原子发出得波列就是随机得(振动方向、初相、频率), 由于我们得观察时间一般比原子每次得发光时间(10-8)长得 多。因此在观测时间内,实际接收到得就是大量得波列,各方 向都有,呈轴对称性。
大学物理光的偏振
光得偏振
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
对确定得传播方向,光矢量可能得 方向并不唯一。
所谓偏振就是指:光矢量总就是
与光得传播方向垂直得特性。 事实上就就是电磁波得横波性
光矢量
传播方向
光矢量 振动方向
光得偏振
本章主要内容
§24-1 光得偏振状态 §24-2 线偏振光得获得与检验 §24-3 反射与折射时光得偏振
tan2 (i r)
Rs sin2 (i r) , Rp tan2 (i r)
当 i r 2 时，Rp 0 , Rs 0 ，即反射光的 p 光强度
为零，反射光只有 s 光，为线偏振光。折射光中也包含 s 光
（因 Rs < 1），故折射光为部分偏振光。
100%
i0 i0
15% s
n1 1.0
tan i0
n2 n1
i0 ——布儒斯特（起偏)n2 n1
的等价条件为：
反射光线垂直于折射
光线，即 i0 r 2 。
i0 i0 r
n1
i0
tan
n2 n1
n2
tan i0
sin i0 cos i0
n2 n1
sin i0 sin r
cos i0 sin r
n1 1.0（空气） n2 1.5（玻璃）
r n2 1.5
15%
Rs Rp
85% s 100% p
4%
0
5618 90
反射光与折射光得偏振性得应用:
由一块玻璃片得到 得线偏振光就是很微弱得, 为了获得足够强得线偏振光, 应用玻璃片堆。
玻璃片堆
海面上得强烈反射光就是部分偏振光(垂直入射面得振 动较强)或者线偏振光(振动方向垂直于入射面),这使得照相机 所拍摄得景物不清楚,在镜头上加一个偏光镜(偏振片)来消除 它。
光方向成 角,求透过第二块偏振片P2得光强。
P1
P3
解:透过第一块偏振片得光强为
I1
I0 2
P2 自然光可以用两个相互垂
直得振幅相等得光振动
(线偏振光)来表示、
透过第三块偏振片的光强为
I2
I1 cos2
I0 2
cos2
透过第二块偏振片的光强为
I3
I2
cos2
2
I0 2
sin2
cos2
A
设入射线偏振光(I0)光矢量的振幅 为 A0，通过 P2 的光矢量振幅为 A。因 检偏器只允许P2 方向的光矢量振动分
量通过，故有A A0 cos
相应的光强关系为 I I0 cos2
Malus定律
1809年实验
[例] 光强为 I0 得自然光通过通光方向相互垂直得两块偏振片。现将 第三块偏振片插入此两偏振片之间,并令其通光方向与第一块偏振片得通
P1
P2
P2 旋转一周,光强
出现两次最强,两
次消光、
偏振片用于检验偏振状态时称为检偏器。
如果入射检偏器得光就是自然光或者部分偏振光,转动 检偏器一周,透射光又如何？
2、 马吕斯定律
入射得线偏振光振动方向与检偏器 P2 得通光方向成任意
角 时,出射光得强度为多大？
P1
P2
P1
A0
P2
I自然光
I0
I ?
左旋光 . 分 右旋光 .
实际为相差为 /2 两垂 直方向线偏振光得合成
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 得叠加。
自然光经反射或折射后得到得光多为部分偏振光。见§24-3
§24-2 线偏振光得获得与检验
i0 r
2
光的电磁理论建立后，布儒斯特定律可以从该理论推
导出来：设垂直于入射面的光矢量称为 s 光；平行于入射面
的光矢量称为 p 光。理论上导出 s 光和 p 光的能量反射率分
别为
Rs
sin2 (i sin2 (i
r) r)
,
Rp
tan2 (i tan2 (i
r) r)
sin2 (i r)
完全偏振光
线偏振光
偏振面
光矢量有单 一的振动方向
在垂直于传播方向得平面上,光矢
量 E 只沿一个固定得方向振动,这种
光叫线偏振光、
线偏振光示意图
椭圆偏振光与圆偏振光
z
z
E
y
O
y
x
光矢量均匀转动 （以光的频率） 轨迹为椭圆或圆
椭圆偏振光: 光矢量 E 在沿着光得
传播方向前进得同时,还绕着传播方 向均匀转动、如果光矢量得大小不断 改变(不变), 使其端点描绘出一个 椭圆(圆)、
1
2
1、 线偏振光得获得与检验
偏振片—能够吸收一个方向得光矢量而让另一个与其垂直
得光矢量通过,从而获得线偏振光得器件。
二向色性得有机晶体,如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘 溶液中浸泡后,在高温下拉伸、烘干,然后粘在两个玻璃片之间就形成了 偏振片。
光矢量能够通过的那个振动方向称为通光方向或偏振化方向。
§24-1 光得偏振状态
偏振态——光矢量得振动状态。(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
在垂直于传播方向得平面上,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、没有固定得相位 关系。
自然光示意图
光矢量角分布均匀