1-2自然光、线偏振光、部分偏振光
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O
x
E x A0 x cos( wt kz )
E y A0 y cos( wt kz )
一般光振动：
E x A0 x cos( wt kz x )
A0 x A0 cos
A0 y A0 sin
E y A0 y cos( wt kz y )
两个振动方向有相位差：
y x
线偏振光：
ˆ A0 y ˆ E A0 xi j cos( wt kz)
二、由二向色性产生线偏振光
1、二向色性和透振方向 二向色性：对不同振动方向的电（光）矢量吸收性能不同， 即具有选择吸收性。 有两个特殊方向， 互相垂直
吸收少 强烈吸收
只考虑大小，不考虑方向
（1）垂直入射或掠入射
i1 0 或 i1 90
A' p1 A's1
A' p1 Ap1
A's1 As1
无相位关系，反射光是自然光
（2）斜入射
0 i1 90
A' p1 Ap1
A's1 cos(i1 i2 ) As1 cos(i1 i2 )
P1
P2
自然光I1 平面偏振光I2
三、反射光的偏振态
自然光入射到两种介质的分界面时，反射光和折射光的传 播方向由反射和折射定律决定，反射光和折射光的振幅由菲涅 耳公式决定。 自然光的电矢量可以分解为：平行于入射面的分量（p）和 垂直于入射面的分量（s）。 平行分量：
A'p1 A p1
tg(i 1 i 2 ) tg(i 1 i 2 )
自然光的表示法 （1）这两个方向的振动强度相同，因为这两个方向是等价的。
I x I y I0 2
（2）这两个振动的相位无关联，不能再合成为一个矢量。
（3）这两个方向的选定是任意的，可根据需要选定。
§5.2 线偏振光与部分偏振光
一、线偏振光的数学表示
建立坐标系o-xy，平面内的振 动都可以分解成两个相互垂直的 振动。
cos(i1 i2 ) cos(i1 i2 )
A' p1 A's1
两个互相垂直的光振动的混合光大小不 等，无相位关系，这是部分偏振光。
与例5-1相比，可以认为部分偏振光＝自然光＋线偏振光
偏振度
对于部分偏振光，可以引入偏振度的概念，偏振度定义为： I max I min P 0 P1 I max I min ①自然光： Imax=Imin , 所以 P=0 非偏振光 完全偏振光
A's1
A' sin( i 1 i 2 ) 垂直分量： s1 A s1 sin( i 1 i 2 )
A p1
A s1
i 1 i1 ’
i2
A'p1
n1 n2
自然光入射：
Ap1 As1
A' p1 Ap1 A's1 cos(i1 i2 ) As1 cos(i1 i2 )
A's1 sin( i1 i2 ) 0 垂直分量： As1 sin( i1 i2 )
横波：有振动方向的平面特殊。
这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。
常见的光的偏振态有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、
圆偏振光和椭圆偏振光。
振动面：包含振动方向和传播方向的平面。
二、线偏振光（又称平面偏振光）
振动方向不变 振动面是一个固定平面
迎着光的传播方向看
线偏振光的表示法
振动方向在纸面内
演示实验:
p1
p2
观察屏
例 P309[5-1] 将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置，强度为I1 的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射到偏振片P1上， 从 P1 透射后又入射到偏振片P2上，问： (1) P1不动，将P2以光线为轴转动一周，透射光强将如何变化？ (2) 欲使从系统透射出来的光强最大，应如何放置P1和P2？
传播 方向
振
动
面
振动方向垂直纸面
三、自然光
自然光的振动方向也在垂直于传播方向的平面内，但各时刻的
振动方向不确定，在平面内取各方向的几率均等。
自然光是由轴对称分布的、无固定位相关系的大量线偏振光
集合而成的，它是非偏振光。
可以认为自然光是由 两个振幅相同、振动 方向互相垂直的非相 干线偏振光的叠加。
第五章
光的偏振
§5.1 自然光与偏振光
一、偏振现象和光的横波性
纵波：波的振动方向与波的传播方向相同。 横波：波的振动方向与波的传播方向垂直。
光波作为电磁波，所谓振动是指空间某一点的电场强度的
方向和大小随时间做周期性的变化。
纵波：过传播方向的各平面都一样，每个平面都包含振动
方向，空间有旋转对称性。
透振方向（偏振化方向）
天然的二向色性物体有：电气石晶体，它的透振方向为光轴方向。
人造的二向色性物体称为偏振片：
原料是透明的聚乙烯醇，制成薄片，经加热拉伸后 再浸入碘溶液。
透振方向与拉伸方向垂直
2、起偏：
由自然光得到线偏振光
3、马吕斯定律：
入射光分解称两个垂直振 动，一个沿透振方向，一 个垂直于透振方向。
A
θ 入射线 偏振光
第二块偏振片 的透振方向
透射光的振动方向：透振方向
振幅：
光强：
A cos
I A cos I cos
2 2 2
4、检偏：
检验光的偏振态
偏振片
自然光入射： 转动偏振片，出射光强度不变 线偏振光入射：转动偏振片， 出射光强度变， 由强到弱周期性变化，最强是透振方向。
O
y A0 θ x
如果线偏振光的振动方向在一、三象限，且与x 轴成θ角， 则Ex和Ey同号，可以表示为：
E A0 cos( wt kz ) E x i E y j
E x A0 x cos( wt kz )
E y A0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy cos( wt kz )
y 如果线偏振光的振动方向在二、 四象限，则Ex和Ey异号，可以表示 为： A0 θ
②平面偏振光： Imin=0 , 所以 P=1
③部分偏振光=In+Ip (In:Inature, Ip:Ipolarized)
I max
In Ip 2
I min
In 2
P
Ip In I p
312例5-2
（3）沿布儒斯特角方向入射
i1 i2 90
A tg (i1 i2 ) cos(i 1 i'2p) 1 0 0 平行分量： Ap1 tg (i1 i2 )
x
E x A0 x cos( wt kz )
E y A0 y cos( wt kz )
一般光振动：
E x A0 x cos( wt kz x )
A0 x A0 cos
A0 y A0 sin
E y A0 y cos( wt kz y )
两个振动方向有相位差：
y x
线偏振光：
ˆ A0 y ˆ E A0 xi j cos( wt kz)
二、由二向色性产生线偏振光
1、二向色性和透振方向 二向色性：对不同振动方向的电（光）矢量吸收性能不同， 即具有选择吸收性。 有两个特殊方向， 互相垂直
吸收少 强烈吸收
只考虑大小，不考虑方向
（1）垂直入射或掠入射
i1 0 或 i1 90
A' p1 A's1
A' p1 Ap1
A's1 As1
无相位关系，反射光是自然光
（2）斜入射
0 i1 90
A' p1 Ap1
A's1 cos(i1 i2 ) As1 cos(i1 i2 )
P1
P2
自然光I1 平面偏振光I2
三、反射光的偏振态
自然光入射到两种介质的分界面时，反射光和折射光的传 播方向由反射和折射定律决定，反射光和折射光的振幅由菲涅 耳公式决定。 自然光的电矢量可以分解为：平行于入射面的分量（p）和 垂直于入射面的分量（s）。 平行分量：
A'p1 A p1
tg(i 1 i 2 ) tg(i 1 i 2 )
自然光的表示法 （1）这两个方向的振动强度相同，因为这两个方向是等价的。
I x I y I0 2
（2）这两个振动的相位无关联，不能再合成为一个矢量。
（3）这两个方向的选定是任意的，可根据需要选定。
§5.2 线偏振光与部分偏振光
一、线偏振光的数学表示
建立坐标系o-xy，平面内的振 动都可以分解成两个相互垂直的 振动。
cos(i1 i2 ) cos(i1 i2 )
A' p1 A's1
两个互相垂直的光振动的混合光大小不 等，无相位关系，这是部分偏振光。
与例5-1相比，可以认为部分偏振光＝自然光＋线偏振光
偏振度
对于部分偏振光，可以引入偏振度的概念，偏振度定义为： I max I min P 0 P1 I max I min ①自然光： Imax=Imin , 所以 P=0 非偏振光 完全偏振光
A's1
A' sin( i 1 i 2 ) 垂直分量： s1 A s1 sin( i 1 i 2 )
A p1
A s1
i 1 i1 ’
i2
A'p1
n1 n2
自然光入射：
Ap1 As1
A' p1 Ap1 A's1 cos(i1 i2 ) As1 cos(i1 i2 )
A's1 sin( i1 i2 ) 0 垂直分量： As1 sin( i1 i2 )
横波：有振动方向的平面特殊。
这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。
常见的光的偏振态有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、
圆偏振光和椭圆偏振光。
振动面：包含振动方向和传播方向的平面。
二、线偏振光（又称平面偏振光）
振动方向不变 振动面是一个固定平面
迎着光的传播方向看
线偏振光的表示法
振动方向在纸面内
演示实验:
p1
p2
观察屏
例 P309[5-1] 将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置，强度为I1 的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射到偏振片P1上， 从 P1 透射后又入射到偏振片P2上，问： (1) P1不动，将P2以光线为轴转动一周，透射光强将如何变化？ (2) 欲使从系统透射出来的光强最大，应如何放置P1和P2？
传播 方向
振
动
面
振动方向垂直纸面
三、自然光
自然光的振动方向也在垂直于传播方向的平面内，但各时刻的
振动方向不确定，在平面内取各方向的几率均等。
自然光是由轴对称分布的、无固定位相关系的大量线偏振光
集合而成的，它是非偏振光。
可以认为自然光是由 两个振幅相同、振动 方向互相垂直的非相 干线偏振光的叠加。
第五章
光的偏振
§5.1 自然光与偏振光
一、偏振现象和光的横波性
纵波：波的振动方向与波的传播方向相同。 横波：波的振动方向与波的传播方向垂直。
光波作为电磁波，所谓振动是指空间某一点的电场强度的
方向和大小随时间做周期性的变化。
纵波：过传播方向的各平面都一样，每个平面都包含振动
方向，空间有旋转对称性。
透振方向（偏振化方向）
天然的二向色性物体有：电气石晶体，它的透振方向为光轴方向。
人造的二向色性物体称为偏振片：
原料是透明的聚乙烯醇，制成薄片，经加热拉伸后 再浸入碘溶液。
透振方向与拉伸方向垂直
2、起偏：
由自然光得到线偏振光
3、马吕斯定律：
入射光分解称两个垂直振 动，一个沿透振方向，一 个垂直于透振方向。
A
θ 入射线 偏振光
第二块偏振片 的透振方向
透射光的振动方向：透振方向
振幅：
光强：
A cos
I A cos I cos
2 2 2
4、检偏：
检验光的偏振态
偏振片
自然光入射： 转动偏振片，出射光强度不变 线偏振光入射：转动偏振片， 出射光强度变， 由强到弱周期性变化，最强是透振方向。
O
y A0 θ x
如果线偏振光的振动方向在一、三象限，且与x 轴成θ角， 则Ex和Ey同号，可以表示为：
E A0 cos( wt kz ) E x i E y j
E x A0 x cos( wt kz )
E y A0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy cos( wt kz )
y 如果线偏振光的振动方向在二、 四象限，则Ex和Ey异号，可以表示 为： A0 θ
②平面偏振光： Imin=0 , 所以 P=1
③部分偏振光=In+Ip (In:Inature, Ip:Ipolarized)
I max
In Ip 2
I min
In 2
P
Ip In I p
312例5-2
（3）沿布儒斯特角方向入射
i1 i2 90
A tg (i1 i2 ) cos(i 1 i'2p) 1 0 0 平行分量： Ap1 tg (i1 i2 )