1.4 光的偏振态ppt课件
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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 •
光的偏振【公开课教学PPT课件】高中物理
偏振现象的应用：液晶显示
• 液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成 的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料 ——胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。
偏振现象的应用：液晶显示
如果有光线进入,通过第 一个偏振片后，将被液晶 分子逐渐改变偏振方向.由 于光线沿着分子排列的方 向传播，光线最终将从另 一端射出．
偏光镜头 立体电影
练习：
例1.两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面 以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过 程中，将会产生下述的哪一种现象（ A ） A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零 B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值 C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强 D、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强
光的偏振现象说明光是一种横波．
光是横波的另一种理解：
光是一种电磁波，电磁波是横波，光波当然是横波。电磁波中，E和B的 振动方向都与波传播方向垂直。 光波的感光作用和生理作用，主要是E所引起的，所以E的振动方向就叫 做光振动方向。自然光在与光波传播方向垂直的平面内，光振动可沿任 意方向。偏振光在与光波传播方向垂直的平面内，光振动可沿特定方向
产生上述现象的原因
1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传 播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动 的光波的强度都相同．这种光叫做自然光 .
2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之
后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的 光波才能通过．也就是说，通过第一个偏振片 的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着 一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．
如果两玻璃板之间加上 电压，分子排列方向将与 电场方向平行，光线由于 不能扭转将不会通过第二 个极板．
《光的偏振》课件
光的偏振特性是光与物质相互作用的重要表现，深入研究光的偏振有助于深入理 解光与物质相互作用的机制。
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进 步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展， 对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
$number {01}
目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在 某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现， 是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到 线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分 解为两个相互垂直的分量，一个分量沿 着入射面内，称为平行偏振；另一个分 量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通 过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。 在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角 度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进 步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展， 对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
$number {01}
目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在 某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现， 是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到 线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分 解为两个相互垂直的分量，一个分量沿 着入射面内，称为平行偏振；另一个分 量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通 过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。 在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角 度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。
光的偏振第一讲PPT课件
04
光的偏振分类
线偏振光与椭圆偏振光
线偏振光
光的电矢量只在某一特定方向上振动，该方向垂直于光的传播方向。
椭圆偏振光
光的电矢量在两个相互垂直的方向上振动，且电矢量端点轨迹呈椭圆。
圆偏振光与自然光
圆偏振光
光的电矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，且旋转方向随时间变化。
自然光
光的电矢量在各个方向上均匀分布，没有特定的偏振方向。
偏振片是常见的产生偏振光的器件， 它通过特定的涂层使光线在特定方向 上折射，从而产生偏振光。
偏振光的其他性质
01
偏振光在传播过程中，其电场和 磁场分量始终保持相互垂直，这 使得偏振光具有方向性，可以用 来控制光波的传播方向和强度。
02
偏振光的干涉现象是偏振光的一 个重要性质，当两束偏振光干涉 时，会产生明暗相间的干涉条纹 。
02
光的偏振现象
自然光与偏振光
自然光
光线在各个方向上的振动是均匀 分布的，表现为无规则的波动。
偏振光
光线在某一特定方向上的振动占 优势，表现为有规律的波动。
偏振现象的观察
偏振滤光片
通过偏振滤光片观察自然光，可以观 察到光的强度减弱，呈现出特定的色 彩。
液晶显示器
液晶显示器利用偏振光原理，通过调 整偏振片的旋转角度来控制像素的明 暗。
偏振态的描述方法
01
02
03
斯托克斯参量
描述线偏振光、椭圆偏振 光和圆偏振光的三个参量， 包括幅度、方位角和旋转 方向。
琼斯矩阵
描述线性光学系统对偏振 态的影响，通过输入和输 出光的偏振态矩阵运算来 描述。
Stokes矢量
由四个参数构成的矢量， 用于描述光的偏振状态， 包括幅度、方位角、主轴 角和退偏振程度。
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最大光强之比.
17
第1章 波动光学通论
1.4 光的偏振态
1
教学要求
1.熟练掌握光波的三类偏振态； 2.理解普通光源的发光机制和模型； 3.掌握各种光经过偏振片后的光强分布。
2
光的横波性：光波振幅与相位随方位的 分布称为光的偏振结构或光的偏振态。
光的偏振态可以分为三类： 1完全偏振光， 2非偏振光即自然光， 3部分偏振光;
透射光强为:I=In/2,旋转不变
(b)线偏振光
透射光的强度为：
I El2 cos2 Il cos2
马吕斯(Malus)定律
P旋转时光强I周期性变化; θ=0,全透；θ=π/2,消光.
13
偏振片取不同相位方位时的观察效果
(a) P1// P2 (b) P1⊥P2
(c) ？
14
(c)椭圆偏振光和圆偏振光
6
二、非偏振光——自然光
➢普通光源(热光源)原子发光物理模型
1.单个原子发出断续波列，每次波列持续时间为 Δt≤10-8s；各次发光独立无关(振动方向和初位相 随机变化)。
7
·
独立(不同原子发光)
·
独立(同一原子先后发光)
2.大量原子同时发光, 每一时刻同一点总存在许多各 种方向的相位无关的独立振动。
根据xy平面的空间各向同性,在统计平均意义上得圆
模型。
各方 向振动 均匀分布
振幅（强度）相等
圆模型
相位无关
各振动投影到 两个振动方向
x, y振动独立无关
正交模型I x I y
I I x I y
8
三、部分偏振光及偏振度
❖ 部分偏振光：光的振动各个方向都要，但不同方向 振动的振幅大小不同。
❖ 部分偏振光=完全偏振光＋自然光
Ip 线偏光（L) 圆偏光（c） 椭圆偏光
In 自然光 自然光 自然光
I=Ip+In 部分线偏光 部分圆偏光 部分椭圆偏光
9
(1)偏振度:表示部分偏振光中所含偏振光成分 的相对强度。其定义为：
P IP IP , 0 P 1 I In IP
P 1,完全偏振光; P 0,自然光
注：实际的光，无论是人造的还是自然的， 都是不同程度的部分部分偏振光。
3
一、完全偏振光
线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光 ❖完全偏振光：两个分量Ex和Ey完全相关(有确
定的位相关系). ❖理想简谐波,Ex,Ey有固定的初位相
φx0,φy0.δ=φy-φx=(kz-ωt+φy0)-(kz-ωt+φx0)=φy0-φx0 为定值,故为完全偏振光.
4
(1)线偏振光:对确定的传播方向，光波只有单
椭圆偏光强度为：
I
E2 xop
E2 yop
2Exop E yop
cos
I x cos2 I y sin 2 2 I x I y cos sin cos
在正椭圆时，强度为：
I IM cos2 Im sin2 圆偏振光强度，怎么变？
15
偏振片的 透振方向
(d)部分偏振光
❖正交模型:
IM,Im在P上的投影不相干,强度叠加：
一的振动方向。即由振动方向和传播方向构成 的振动面为一确定平面——平面偏振光。
5
(2)圆偏振光
光矢量大小恒定，方向以ω匀速旋转， 光矢量末端在xy平面扫描出的轨迹为 一圆.
δ=＋π/2左旋；δ=-π/2右旋;
(3)椭圆偏振光
旋转光矢量E，方向以角速度ω做匀 速旋转，其矢量末端在xy平面扫描出 椭圆。
10
(2)部分线偏振光的三种模型
(a) 线圆模型
(b)椭圆模型
(c)正交模型 11
四、偏振片及其光强响应
(1)偏振片的功能与作用机制 ❖功能：
❖机制:对不同振动方向的电磁振动的选择吸收
（二向色性） 理想偏振片:某 方向振动完全 透过,垂直方向 完全吸收.
12
(2)偏振片的光强响应 (a)自然光
I IM cos2 Im sin2
❖线圆模型：
I
1 2
In
Il
cos216Fra bibliotek例题例：通过一理想偏振片观察部分线偏振光的强度.当 从最大光强方位转过30o时，光强变为原来的7/8.
求(1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度； (3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比; (4)当偏振片从最大光强方位转过60o时的透射光强与
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第1章 波动光学通论
1.4 光的偏振态
1
教学要求
1.熟练掌握光波的三类偏振态； 2.理解普通光源的发光机制和模型； 3.掌握各种光经过偏振片后的光强分布。
2
光的横波性：光波振幅与相位随方位的 分布称为光的偏振结构或光的偏振态。
光的偏振态可以分为三类： 1完全偏振光， 2非偏振光即自然光， 3部分偏振光;
透射光强为:I=In/2,旋转不变
(b)线偏振光
透射光的强度为：
I El2 cos2 Il cos2
马吕斯(Malus)定律
P旋转时光强I周期性变化; θ=0,全透；θ=π/2,消光.
13
偏振片取不同相位方位时的观察效果
(a) P1// P2 (b) P1⊥P2
(c) ？
14
(c)椭圆偏振光和圆偏振光
6
二、非偏振光——自然光
➢普通光源(热光源)原子发光物理模型
1.单个原子发出断续波列，每次波列持续时间为 Δt≤10-8s；各次发光独立无关(振动方向和初位相 随机变化)。
7
·
独立(不同原子发光)
·
独立(同一原子先后发光)
2.大量原子同时发光, 每一时刻同一点总存在许多各 种方向的相位无关的独立振动。
根据xy平面的空间各向同性,在统计平均意义上得圆
模型。
各方 向振动 均匀分布
振幅（强度）相等
圆模型
相位无关
各振动投影到 两个振动方向
x, y振动独立无关
正交模型I x I y
I I x I y
8
三、部分偏振光及偏振度
❖ 部分偏振光：光的振动各个方向都要，但不同方向 振动的振幅大小不同。
❖ 部分偏振光=完全偏振光＋自然光
Ip 线偏光（L) 圆偏光（c） 椭圆偏光
In 自然光 自然光 自然光
I=Ip+In 部分线偏光 部分圆偏光 部分椭圆偏光
9
(1)偏振度:表示部分偏振光中所含偏振光成分 的相对强度。其定义为：
P IP IP , 0 P 1 I In IP
P 1,完全偏振光; P 0,自然光
注：实际的光，无论是人造的还是自然的， 都是不同程度的部分部分偏振光。
3
一、完全偏振光
线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光 ❖完全偏振光：两个分量Ex和Ey完全相关(有确
定的位相关系). ❖理想简谐波,Ex,Ey有固定的初位相
φx0,φy0.δ=φy-φx=(kz-ωt+φy0)-(kz-ωt+φx0)=φy0-φx0 为定值,故为完全偏振光.
4
(1)线偏振光:对确定的传播方向，光波只有单
椭圆偏光强度为：
I
E2 xop
E2 yop
2Exop E yop
cos
I x cos2 I y sin 2 2 I x I y cos sin cos
在正椭圆时，强度为：
I IM cos2 Im sin2 圆偏振光强度，怎么变？
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偏振片的 透振方向
(d)部分偏振光
❖正交模型:
IM,Im在P上的投影不相干,强度叠加：
一的振动方向。即由振动方向和传播方向构成 的振动面为一确定平面——平面偏振光。
5
(2)圆偏振光
光矢量大小恒定，方向以ω匀速旋转， 光矢量末端在xy平面扫描出的轨迹为 一圆.
δ=＋π/2左旋；δ=-π/2右旋;
(3)椭圆偏振光
旋转光矢量E，方向以角速度ω做匀 速旋转，其矢量末端在xy平面扫描出 椭圆。
10
(2)部分线偏振光的三种模型
(a) 线圆模型
(b)椭圆模型
(c)正交模型 11
四、偏振片及其光强响应
(1)偏振片的功能与作用机制 ❖功能：
❖机制:对不同振动方向的电磁振动的选择吸收
（二向色性） 理想偏振片:某 方向振动完全 透过,垂直方向 完全吸收.
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(2)偏振片的光强响应 (a)自然光
I IM cos2 Im sin2
❖线圆模型：
I
1 2
In
Il
cos216Fra bibliotek例题例：通过一理想偏振片观察部分线偏振光的强度.当 从最大光强方位转过30o时，光强变为原来的7/8.
求(1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度； (3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比; (4)当偏振片从最大光强方位转过60o时的透射光强与