光的偏振

i0 γ
∴i0 + γ =
π
2
2. i0 n1水 n2玻璃
γ
n2 n1
光从水向玻璃界面入射时的布儒斯特角为i0 ， 光从水向玻璃界面入射时的布儒斯特角为 问光从玻璃向水界面入射时的布儒斯特角为 多少？ 多少？ 1 n1 π = tg γ = tg ( − i0 ) = ctgi 0 = tgi0 n2 2 所以， 所以，光从玻璃向水界面入射时的布儒斯特 角就是光从水向玻璃界面入射时的折射角。 角就是光从水向玻璃界面入射时的折射角。
3
§8-1 偏振光和自然光
就其偏振状态区分，光可以分成三类：非偏振光， 就其偏振状态区分，光可以分成三类：非偏振光，完全 偏振光和部分偏振光。 偏振光和部分偏振光。 普通光源发光都是非偏振光 1。非偏振光（自然光） 。非偏振光（自然光）
合成两个相互垂 直的方向. 直的方向.
v
简化
两个相互垂直的方向的光 振动振幅相等，但是相互独 振动振幅相等， 立的，没有固定的位相关系. 立的，没有固定的位相关系.
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§8-3 反射和折射光的偏振
i γ
n1 n2
n1 n2
i0 γ
实验发现: 实验发现 为某一入射角i 当 i为某一入射角 0时， 为某一入射角 反射光和折射光一般都是部分 反射光成为完全偏振光。 偏振光,反射光中垂直于入射面 偏振光 反射光中垂直于入射面 的光振动占优.折射光中平行于 的光振动占优 折射光中平行于 n 2 布儒斯特定律 tgi 0 = 入射面的光振动占优.
N1 I0 I1 600 N2 解: (1)自然光通过偏振片 光强 自然光通过偏振片A,光强 自然光通过偏振片 I2
被吸收一半,有: I = 1 I . 被吸收一半 有 1 2 0
I 1 1 1 I 2 = I 0 cos 2 60 0 = I 0， 2 = . ∴ 2 8 I0 8
( 2) I1 = I 0 cos 2 30 0
5
§8-2 起偏和检偏 马吕斯定律
某些物质对于光的互相垂直的分振动具有选择吸收的性能 → 二向色性 人造偏振片 偏振化方向——容许光 偏振化方向 容许光 振动矢量通过的方向。
1.自然光通过偏振片→偏振光 自然光通过偏振片→ 自然光通过偏振片
起偏
2.线偏振光通过偏振片 2.线偏振光通过偏振片 明,但减弱 但减弱 明 暗（消光） 消光）
n1 sin i = n2 sin γ o
自然光 n1 n2 (各向异 各向异 性晶体) 性晶体
非常光（ 非常光（e光）: 一般不遵从折射定律
sin i / sin γ e ≠ 常数
i re ro o光 e光
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折射面与入射面不一定重光， 用偏振片检查o光和e光，发现它们都是线偏振光，但振动 方向不一样， 方向不一样，为了便于描述o光和e光的偏振情况及其相互 关系，需要引入几个与晶体有关的概念。 关系，需要引入几个与晶体有关的概念。 （1）光轴 ）
4000Å 紫
7600Å2 红
光的偏振现象从实验上清楚地显示出光的横波性， 光的偏振现象从实验上清楚地显示出光的横波性，这一点与 光的电磁理论的预言一致。 光的电磁理论的预言一致。 偏振——光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向 光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向 偏振 现象， 失去对称性的现象。 失去对称性的现象。只有横波才能产生偏振 现象，故光 的偏振是光的波动性的又一例证。 的偏振是光的波动性的又一例证。 研究光的振动方向的特性即光的偏振性。 研究光的振动方向的特性即光的偏振性。 利用光的偏振现象发明了立体电影， 利用光的偏振现象发明了立体电影，照相技术中用于消除 不必要的反射光或散射光。 不必要的反射光或散射光。光在晶体中的传播与偏振现象 密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性， 密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用 于测量的光学器件等等
n1
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两个相关结论 1.入射角为i0时，折射光与反射光垂直 折射光与反射光垂直。
证： n1sini0 = n2 sinγ → sini0 =
n1
n2 sinγ − − − (1) n1 n2 （ , tgi0 = − − − ( 2) 联立（1） 2）有 : sin γ = cos i0
n1 n2
{
→ A0cosα → A（透射光振幅）
设：透射光强I，入射光强 0 透射光强 ，入射光强I
2 I A2 A0 cos2 α = 2 = = cos2 α 2 I 0 A0 A0
∵ I ∝ A2
∴ I = I 0 cos 2 α
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有两块偏振片A和 偏振化方向的夹角为 偏振化方向的夹角为60 例：有两块偏振片 和B,偏振化方向的夹角为 0。(1)入射光 入射光 设偏振片无吸收,求穿过 自然光 设偏振片无吸收 求穿过A和 后的透射光与入射 是自然光,设偏振片无吸收 求穿过 和B后的透射光与入射 光的光强比;(2)入射光是线偏振光 振动方向与第一块偏振 入射光是线偏振光 光的光强比 入射光是线偏振光,振动方向与第一块偏振 片的偏振化方向的夹角为30 求穿过A,B后透射光与入射光 片的偏振化方向的夹角为 0,求穿过 后透射光与入射光 的光强比;(3)如果偏振片的吸收系数为 如果偏振片的吸收系数为0.1,再求 的结果. 再求(2)的结果 的光强比 如果偏振片的吸收系数为 再求 的结果
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立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的
像，制成电影胶片．在放映时，通过两台放映机，把用两台摄影机拍下 制成电影胶片．在放映时，通过两台放映机， 的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上． 的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上．这时如 果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的． 果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的． 要看到立体电影， 要看到立体电影，要在每架电影机前装一块 偏振片，它的作用相当于起偏器． 偏振片，它的作用相当于起偏器．从两架放 映机射出的光，通过偏振片后， 映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振 光．左右两架放映机前的偏振片的透振方向 互相垂直， 互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方 向也互相垂直． 向也互相垂直．这两束偏振光投射到银幕上 再反射到观众处，偏振方向不改变． 再反射到观众处，偏振方向不改变．
6
起偏和检偏
7
马吕斯定理
强 为 0线 振 ， 射 强I = I0cos2α. 度 I 偏 光 透 光
α是光振动方向与偏振化方向的夹角
证: A0 A0sinα 0 α A0cosα M
OM → 入射光振动方向，A0是其振幅。 ON → 偏振片的偏振化方向。
N
A0cosα A0sinα 只有平行于 ON的光矢量分量能通过 将A0分解成
E没有优势方向（分 没有优势方向（ 布各向均匀， 布各向均匀，且其 振幅相等） 振幅相等）
4
自然光简化 自然光简化： v
• → 垂直纸面的光振动 | 纸面内的光振动 →
偏 振 光
部分偏振光 完全（ 完全（线）偏振光
均等分布。 对自然光 ⇒ 均等分布。
采用某些实验手段，获取现（ 采用某些实验手段，获取现（线）偏振光的方法——起偏 实验手段 偏振光的方法 起偏
α
α=π/2
3.入射光是部分偏振光 旋转偏振片 透射光有明暗变化 但不 入射光是部分偏振光,旋转偏振片 透射光有明暗变化,但不 入射光是部分偏振光 旋转偏振片,透射光有明暗变化 会出现全暗（无消光点） 入射光是自然光 入射光是自然光,透射光无明暗 会出现全暗（无消光点）;4.入射光是自然光 透射光无明暗 变化.—检偏 变化 检偏. 检偏
第8章 光的偏振
（polarization of light） ）
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光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性， 光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能完全 断定光是纵波还是横波。 断定光是纵波还是横波。 波动是振动的传播过程。变化的电场 电矢量 和变化的磁场( 电矢量)和变化的磁场 波动是振动的传播过程。变化的电场(电矢量 和变化的磁场 磁矢量)在空间的传播形成电磁波 磁矢量 在空间的传播形成电磁波 光的生理作用、感光现象，实际是电矢量在起作用， 光的生理作用、感光现象，实际是电矢量在起作用， 即是电场 强度E 矢量（光振动）。 强度 矢量（光振动）。 电磁波是横波， 电磁波是横波，即光振动的方向与光的传播方向总是垂直 光是电磁波在人眼视觉范围内的波段 400nm 760nm。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。 紫光。 。对应红
观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像， 观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即 左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面， 左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样 就会像直接观看物体那样产生立体感觉．这就是立体电影的原理． 就会像直接观看物体那样产生立体感觉．这就是立体电影的原理．
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偏振片的应用
拍摄玻璃窗内的物体时， 拍摄玻璃窗内的物体时，用 偏振片去掉反射光的干扰
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此外，还有消除车灯眩光、立体电影等等。 此外，还有消除车灯眩光、立体电影等等。 消除车灯眩光 等等
１. 汽车夜间行车时为避免对方汽车灯光晃眼以保证 行驶安全， 行驶安全，可以在所有汽车的车窗玻璃和车灯前装上 偏振片。 偏振片。
与水平方向成４５° 与水平方向成４５°角，而且向同一方向倾斜的偏振片。 ４５ 而且向同一方向倾斜的偏振片。 ２. 偏振片可用于制成偏光太阳 镜。 观看立体电影的眼镜片是两个 偏振片组成。 偏振片组成。 两个偏振化方向互相垂直的偏振片
交叉的太阳镜片不透光
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立体电影和偏振