光的偏振及相关知识PPT课件
合集下载
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》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。
第30讲-光的偏振PPT课件
迎着光线看
光矢量顺时针旋转─右旋光； 光矢量逆时针旋转─左旋光；
右旋圆 偏振光
.
左旋椭圆 偏振光
11
椭圆偏振光和圆偏振光都属于完全偏振光。
.
12
14.2 起偏和检偏
自然光不是偏振的，那么我们如何获得偏振光呢？
这完全类似于曾经遇到过的问题，自然光不是 相干光，如何用人工方法获得相干光？
一、 起偏器
可以看成是自然光和线偏振 光的混合。
如果在垂直于光传播方向的平面内各方向都有 光振动，但是各方向的振幅大小不同，存在一个占 优势的振动方向，我们把这种光称为部分偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
·· ····
平行板面的
垂直板面的
光振动较强
光振动较强
.
9
4.椭圆和圆偏振光
除了以上光的三类基本偏振状态之外，还有一 种完全偏振光叫做椭圆偏振光。
为解决这个问题，阿喇果在1812 年发明了平板堆起偏器。
这种器件在可见光区用玻璃板制
作，在红外区用氯化银板，在紫外区
用石英或者是石英玻璃。用十片左右
的显微镜载玻片，就可以做成一个粗
糙的玻璃片堆。
.
40
• • • • • • i0
• • • •• •• • •
0
i0
•
•
•
• • •• •
n1
n2
•
玻璃片堆 (约15层)
14
2. 二向色性晶体起偏器
二向色性起偏器本身在物理上是各向异性的， 这种各向异性是不对称的根源，使它表现出对一个 电场分量产生强烈的不对称吸收（或选择吸收）， 而对另一个分量却基本透明。这就是广义的二向色 性。
有一些天然材料，由于它们的晶体结构的各向 异性，本身表现出二向色性─沿晶体的不同方向光 学性质不同，并且与波长有关。因而这种晶体看上 去是带色的，垂直于光轴看是绿色的，沿着光轴方 向看差不多是黑色的。（二向色性这个词的来源意 味着两种颜色）
光矢量顺时针旋转─右旋光； 光矢量逆时针旋转─左旋光；
右旋圆 偏振光
.
左旋椭圆 偏振光
11
椭圆偏振光和圆偏振光都属于完全偏振光。
.
12
14.2 起偏和检偏
自然光不是偏振的，那么我们如何获得偏振光呢？
这完全类似于曾经遇到过的问题，自然光不是 相干光，如何用人工方法获得相干光？
一、 起偏器
可以看成是自然光和线偏振 光的混合。
如果在垂直于光传播方向的平面内各方向都有 光振动，但是各方向的振幅大小不同，存在一个占 优势的振动方向，我们把这种光称为部分偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
·· ····
平行板面的
垂直板面的
光振动较强
光振动较强
.
9
4.椭圆和圆偏振光
除了以上光的三类基本偏振状态之外，还有一 种完全偏振光叫做椭圆偏振光。
为解决这个问题，阿喇果在1812 年发明了平板堆起偏器。
这种器件在可见光区用玻璃板制
作，在红外区用氯化银板，在紫外区
用石英或者是石英玻璃。用十片左右
的显微镜载玻片，就可以做成一个粗
糙的玻璃片堆。
.
40
• • • • • • i0
• • • •• •• • •
0
i0
•
•
•
• • •• •
n1
n2
•
玻璃片堆 (约15层)
14
2. 二向色性晶体起偏器
二向色性起偏器本身在物理上是各向异性的， 这种各向异性是不对称的根源，使它表现出对一个 电场分量产生强烈的不对称吸收（或选择吸收）， 而对另一个分量却基本透明。这就是广义的二向色 性。
有一些天然材料，由于它们的晶体结构的各向 异性，本身表现出二向色性─沿晶体的不同方向光 学性质不同，并且与波长有关。因而这种晶体看上 去是带色的，垂直于光轴看是绿色的，沿着光轴方 向看差不多是黑色的。（二向色性这个词的来源意 味着两种颜色）
光的偏振专业教育课件
ne no kp p F / S
光测弹性干涉图样
37
二、电光 效应
一般物理教案
⒈克尔效应
1875年克尔（J.Kerr）发觉，某些非晶体 或液体在强电场作用下，显示出双折射现象 ，在下图旳装置中，不加电场，光不能透过P2 后，而一加电场， P2处就有光透出。
+
S
_
P1 克尔盒
P2
38
一般物理教案
2A
1
B
C 界面
D 光轴方向
F e
o
e o
18
⑵平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内且垂 直于界面）
B 光轴方向
⑶平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内但平 行于界面
B 光轴方向
一般物理教案 A 界面
A 界面
19
一般物理教案
⑷平行光斜入射晶体 表面（光轴垂直入射 面且与界面平行）
三、晶体光学器件
10
§18-3 反射和折射时 光旳偏振现象
一、由反射和折射产生部分偏振光
一般物理教案
当光线在两种介质n1、 n2旳交界面上发生反射和 折射时，反射光和折射光
都将成为部分偏振光，反
射光中垂直振动面旳光矢
量加强，透射光中平行振 动旳光矢量加强。
ii
n1 n2 r
11
二、布儒斯特定律
一般物理教案
当光线以iB入射时， iB 满足：
2
no ne d
Ae1
Ae2
Ao2 α
Ao1
β
// 2k k 1,2,3...相长干涉
// (2k 1) k 1,2,3...相消干涉
31
二、显色偏振
一般物理教案
两束相干偏振光旳相位差是随晶片厚度d变化 旳。用单色自然光垂直入射上述试验装置，当 晶片厚度均匀时，屏上将呈现一片强度分布均 匀旳亮光，没有干涉条纹。旋转系统中旳晶片 ，即变化α角，强度发生变化。若用白光照射 ，某些波长旳光满足相长干涉条件，另某些满 足相消干涉条件，所以屏上出现相应旳色彩。 若旋转晶片或检偏器P2，出射光旳颜色也随之 变化，这种现象称为显色偏振。
光测弹性干涉图样
37
二、电光 效应
一般物理教案
⒈克尔效应
1875年克尔（J.Kerr）发觉，某些非晶体 或液体在强电场作用下，显示出双折射现象 ，在下图旳装置中，不加电场，光不能透过P2 后，而一加电场， P2处就有光透出。
+
S
_
P1 克尔盒
P2
38
一般物理教案
2A
1
B
C 界面
D 光轴方向
F e
o
e o
18
⑵平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内且垂 直于界面）
B 光轴方向
⑶平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内但平 行于界面
B 光轴方向
一般物理教案 A 界面
A 界面
19
一般物理教案
⑷平行光斜入射晶体 表面（光轴垂直入射 面且与界面平行）
三、晶体光学器件
10
§18-3 反射和折射时 光旳偏振现象
一、由反射和折射产生部分偏振光
一般物理教案
当光线在两种介质n1、 n2旳交界面上发生反射和 折射时，反射光和折射光
都将成为部分偏振光，反
射光中垂直振动面旳光矢
量加强，透射光中平行振 动旳光矢量加强。
ii
n1 n2 r
11
二、布儒斯特定律
一般物理教案
当光线以iB入射时， iB 满足：
2
no ne d
Ae1
Ae2
Ao2 α
Ao1
β
// 2k k 1,2,3...相长干涉
// (2k 1) k 1,2,3...相消干涉
31
二、显色偏振
一般物理教案
两束相干偏振光旳相位差是随晶片厚度d变化 旳。用单色自然光垂直入射上述试验装置，当 晶片厚度均匀时，屏上将呈现一片强度分布均 匀旳亮光，没有干涉条纹。旋转系统中旳晶片 ，即变化α角，强度发生变化。若用白光照射 ，某些波长旳光满足相长干涉条件，另某些满 足相消干涉条件，所以屏上出现相应旳色彩。 若旋转晶片或检偏器P2，出射光旳颜色也随之 变化，这种现象称为显色偏振。
物理PPT课件10.5光的偏振马吕斯定律
I 2 I1 I2
解 设两束单色自然光的强度分别为 和I10 .I 20
经过起偏器后光强分别为
I 和10
I 20.
22
经过检偏器后
I1
I10co2s30 2
I2
I20co2s60 2
I1I2 II1 20 0c co o2 23 6ss0 01 3
p2 p2
I
p
0
3
p1, p3 I
p1
I讨论0
2）去掉 p ' 保留 p,p1,p2
3）去掉 p 保留 4） p1,p2,pp ,'
都p保,'留p1.,p2
无（两振动互相垂直） 无（无恒定相位差） 有
例 一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角
为布儒斯特角 i 0 ，问 在界面 2 的反射光是什么光？
n1 i0 i0
n2
玻璃
空气
1
2
注意：一次 起偏垂直入射面 的振动仅很小部 分被反射（约 15%）所以反射 偏振光很弱 。一 般应用玻璃片堆
Hale Waihona Puke 在两块正交偏振片之间插入另一块偏振片
为 的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动
的光强 与转角的关系 .
，光强 透过
I1
1 2
I0
I2 I1co2s
I0 2
cos2
若在
I2
I0 2
cos2
I3I2co2s(π2)
I3 间变I2 化s， i2n 如何 变1 2 化I0 ？co 2 ssi2n
I3 81I0sin22
产生偏振光
0~2π
I3
0,π,π,3π,
22
I30
光学第六章偏振PPT课件
光学信号处理
通过偏振光干涉可以实现光学信 号的相干调制和解调，用于光纤
通信等领域。
光学信息处理
利用偏振光干涉可以实现对光学 信息的处理和分析，如图像处理、
模式识别等。
06
偏振光在光学仪器中的应用
偏振光在摄影镜头中的应用
偏振滤镜
在摄影中，偏振滤镜被用来消除 反光和眩光，提高影像的清晰度 和色彩饱和度。
寻常光和非寻常光。寻常光的折射率 与介质的对称轴方向无关，而非寻常 光的折射率与对称轴方向有关。
偏振光的传播规律
定义
偏振光是指光的电矢量或磁矢量在某一方向上振动的光。
传播规律
在各向异性介质中，偏振光的传播方向会发生改变，同时其偏振状态也会发生变化。具体 传播规律与介质的性质和光的入射角有关。
偏振态的描述
偏振片在光学仪器、摄影、显 示技术等领域有广泛应用。
波片
波片是一种能够改变光波相位差 的光学器件。
它由双折射晶体或光弹性薄膜制 成，能够使入射光的电场分量产 生相位延迟，从而改变光的偏振
状态。
波片在光学干涉、光学调制、光 学滤波等领域有重要应用。
偏振分束棱镜
偏振分束棱镜是一种能够将入射的线偏振光分成两个正交的线偏振分量，并分别沿 着不同的方向传输的光学器件。
光纤通信
在光纤通信中，偏振光被用来提高通信容量和传输速率，因 为光纤中的信号衰减与光的偏振状态有关。
信号处理
在光学信号处理中，偏振光被用来实现各种操作，如偏振分 束、偏振调制和解调等。
THANKS
感谢观看
部分偏振光
在多个方向上有振动，但 只有一个方向的振动占主 导。偏来自光的应用0102
03
04
光学成像
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。
大学物理 光的偏振ppt课件
答案为：部分偏振光，
1 （或900） 2
ppt课件完整
25 首页 上页 下页退出
例14－6 一束平行的自然光，以600角入射到平玻璃表面上，若 反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是－－－－－－，玻璃 的折射率为－－－－－－－－－。
解：若反射光为完全偏振光，则入射角i0为布儒斯特角。
折射角为：0=90o-60o=30o
所以，没有一个方向的振动优于其它方向。这个结果与坐标系
无关。
ppt课件完整
7 首页 上页 下页退出
3、自然光的表示 由于自然光的波振幅在垂直于传播方向的平面内，在各个方
向上的分布平均相等，因此将波振幅在该平面内向任意的两个正 交方向进行分解，都可以得到两个振动方向互相垂直且振幅相等 的振动，故此自然光常用下图表示：
I0与线偏振光强I之比为＿＿＿＿。
解：自然光经过偏振片后的光强：
I1
1 2
I0
而线偏振光经过偏振片后的光强：
相互平行时 I2 ：I 相互垂直时 I2 ：0
则经过偏振片后的光强最大值是：
1 2
I0
I
由题意知：
1
最小值是：
1 2
I0
2 I0 I 5 1 2 I0
因此： I 0 1 I2
ppt课件完整
①入射光必须是线偏振光，不是自然光； ②是与cos2α正比，而不是与cosα正比。
ppt课件完整
13 首页 上页 下页退出
证明： 设入射线偏振光的振幅为A0，其振动方向沿OM方向，与偏
振片的偏振化方向ON成α角。由于只有平行于偏振化方向的振 动A//才能透过，由图可知：
A//
Acos 0
而光强 I A2
• 光的偏振现象则清楚地显示了光的横波性。 • 光的偏振也是肯定光是电磁波的根据之一。 • 由于光的偏振，使光的传播又出现了一些新的特点。
1 （或900） 2
ppt课件完整
25 首页 上页 下页退出
例14－6 一束平行的自然光，以600角入射到平玻璃表面上，若 反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是－－－－－－，玻璃 的折射率为－－－－－－－－－。
解：若反射光为完全偏振光，则入射角i0为布儒斯特角。
折射角为：0=90o-60o=30o
所以，没有一个方向的振动优于其它方向。这个结果与坐标系
无关。
ppt课件完整
7 首页 上页 下页退出
3、自然光的表示 由于自然光的波振幅在垂直于传播方向的平面内，在各个方
向上的分布平均相等，因此将波振幅在该平面内向任意的两个正 交方向进行分解，都可以得到两个振动方向互相垂直且振幅相等 的振动，故此自然光常用下图表示：
I0与线偏振光强I之比为＿＿＿＿。
解：自然光经过偏振片后的光强：
I1
1 2
I0
而线偏振光经过偏振片后的光强：
相互平行时 I2 ：I 相互垂直时 I2 ：0
则经过偏振片后的光强最大值是：
1 2
I0
I
由题意知：
1
最小值是：
1 2
I0
2 I0 I 5 1 2 I0
因此： I 0 1 I2
ppt课件完整
①入射光必须是线偏振光，不是自然光； ②是与cos2α正比，而不是与cosα正比。
ppt课件完整
13 首页 上页 下页退出
证明： 设入射线偏振光的振幅为A0，其振动方向沿OM方向，与偏
振片的偏振化方向ON成α角。由于只有平行于偏振化方向的振 动A//才能透过，由图可知：
A//
Acos 0
而光强 I A2
• 光的偏振现象则清楚地显示了光的横波性。 • 光的偏振也是肯定光是电磁波的根据之一。 • 由于光的偏振，使光的传播又出现了一些新的特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
发光时间 Dt 10-8 s
波列长 L = c D t
·
独立、不同
原子同一时
·
刻发的光
2020/8独/5 立、同一原子不同时刻.发的光
原子发光： 瞬息万变的 初相位；此 起彼伏、方 向不定的间 歇振动。
6
自然光 特点
在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动 的概率均等.
可以分解为彼此独立、振幅相等、振动
自然光 线偏振光
待检光
部分偏振光 ?
I
I 不变—？
I 变，有消光—？
I 变，无消光—？
2020/8/5
.
15
2I0
I0
I I0
P1// P2
P1 起偏器 P2 检偏器
2I0
I0
I 0
P1 P2
一般情况下 I =？
2020/8/5
.
16
三. 马吕斯定律
线偏振光经过偏振片前后的光强关系
P
I0
I
将 o 光吸收净，e 光却有
剩余——可制成偏振片.
人造偏振片： 聚乙烯醇
加热拉伸
Z 电气石 碘液浸染
玻片保护
偏振片的 透振方向：偏振片透过电矢量的方向。
用偏振片获得线偏振光
偏振片
2020/8/5
偏振化方向
线偏振光
1
.
出射光强
I 122 I 0
Z
偏振片--大分子物质 对振动方向反映出吸收系数不同
偏振片
2
8
450
2020/8/5
.
19
书P309页，例5.1
将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置如图所示，然后将强度为 I1的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射到P1上，从P1 透射后又入射到偏振片P2上，试问：
（ 线 偏 振 光
）
平 面 偏 振 光
圆 偏 振 光
椭 圆 偏 振 光
发
出
的
左右
光
旋旋 左右
旋旋
一般，用单色光讨论偏振态。
2020/8/5
.
部分偏振光
3
二. 自然光与偏振光
1 平面偏振光(线偏振光)
E
·
光振动方向与传播方向 面对光的传播方向看
决定的平面称为振动面
光矢量（ E）只在一个固定平面内沿单一方向振动的光
x z 在纸面内的光振动较强 y 垂直纸面的光振动较强
部分偏振光及其表示法
偏振度 P ImaxImin Imax Imin
注意：Imax、Imin的方向 必须相互垂直
意义：对各种偏振程度不同的光给以定量描述。
2020/8/5
.
8
偏振度
P ImaxImin Imax Imin
平面偏振光: Imin=0，P=1 自然光： Imax=Imin，P=0 部分偏振光： 0﹤P﹤1
叫线偏振光（也称平面偏振光）
2020/8/5
.
4
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解
y Ey E
Ex x
ExEcos
Ey Esin
表示法：
·····
光振动垂直板面
光振动平行板面
2020/8/5
.
5
2. 自然光
普通光源(自发辐射产生)一般发射自然光
自发辐射跃迁
E2 •
波列
E1
D = (E2-E1) / h
偏
振
自 然 光
化 方 向
线 偏振 光
2020/8/5
.
13
形象说明偏 振片的原理
通光方向
2020/8/5
. 腰横别扁担进不了城门 14
4.检偏
用偏振器件分析、检验光束的偏振状态称“检偏”。 偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
设入射光可能是自然光、线偏振光 或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？
P
以光线为轴转动P:
E0 P
E=E0cos
I0E02 ,
IE2E02cos2
I I0 cos2 马吕斯定律(1809)
0， IIm axI0
，I 0 ——消光
2020/8/5
2
.
17
例题 1 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们 的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察 同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到 起偏器上光强之比。
件叫“起偏器”。
2. 起偏的途径 利用某种形式的不对称性,如
(1)物质的二向色性， (2)反射和折射， (3)双折射, (4)散射， ….
3. 物质的二向色性起偏
二向色性： 晶体对光振动选择吸收的特性。
如: 电气石对o 光和e 光的吸收有很大差异.
2020/8/5
.
11
1mm 厚 的 电 气 石 可
第五第章五光章的偏振
2020/8/5
.
1
§1 自然光与偏振光
一. 光的偏振性
1.定义 偏振：波振动方向对于传播方向的不对称性.
偏振现象
横波
E
2.偏振态的种类：
自然光、 平面偏振光(线偏振光)、 部分偏振光、
2020/8/5
圆偏振光、 椭.圆偏振光
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
偏振态的分类
自然光 （非偏振光）
完全偏振光
一 般 光 源
E y (z ,t) A 0 ye i x [t- p (k z0 )] 相位 相同
E (x ,y ,z ,t) E x e x E y e y
说明：
A ( x ,y ) ei [ x t ( p k z 0 )]
一束线偏振光
2020/8/5
两束垂直 、同相的线
.
10
二. 起偏和检偏 1.起偏 从自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器
P IP IP Io In IP
Io— 总光强 IP — 偏振光的光强 In— 自然光的光强
IP = 0 P = 0 自然光 In = 0 P = 1 线偏振光
2020/8/5
.
9
§2 线偏振光和部分线偏振光
一.线偏振光的表示
自然光
偏振片
线偏振光
?
振动方向相互垂直的两列光波的叠加
E x ( z ,t) A 0 x ei x [t- p ( k z 0 )]振动 垂直
1
I2
co2s30
3 4
3
2020/8/5
.
18
例题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
P2
P3
I1
I2
I3=I0/8
P1 P2
P3
I1
I0 2
I2 I1co2s
I3I2co2s2I2si2n
I0 c o2ssin2I0
E 没有优势方向 X
方向互相垂直、不相干的两束线偏振光.
Ey
Y
Z
Ex
总光强 IEx 2Ey 22Ix2Iy
这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位
关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。
• • • •
Ix
Iy
1I 2
图示法
• • • •
2020/8/5
.
7
3. 部分偏振光 可以看成自然光和线偏振光的混合.
解: 令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏 器后，光的强度分别为I1/2和I2 /2。按照马吕斯定律，透过 检偏器后光的强度为
I11 2I1co23s 0 I2 1 2I2co26s 0
但按题意 I1 I2 即 I1co 23s0 I2co 26s0
所以
I1
co2s60
1 4
发光时间 Dt 10-8 s
波列长 L = c D t
·
独立、不同
原子同一时
·
刻发的光
2020/8独/5 立、同一原子不同时刻.发的光
原子发光： 瞬息万变的 初相位；此 起彼伏、方 向不定的间 歇振动。
6
自然光 特点
在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动 的概率均等.
可以分解为彼此独立、振幅相等、振动
自然光 线偏振光
待检光
部分偏振光 ?
I
I 不变—？
I 变，有消光—？
I 变，无消光—？
2020/8/5
.
15
2I0
I0
I I0
P1// P2
P1 起偏器 P2 检偏器
2I0
I0
I 0
P1 P2
一般情况下 I =？
2020/8/5
.
16
三. 马吕斯定律
线偏振光经过偏振片前后的光强关系
P
I0
I
将 o 光吸收净，e 光却有
剩余——可制成偏振片.
人造偏振片： 聚乙烯醇
加热拉伸
Z 电气石 碘液浸染
玻片保护
偏振片的 透振方向：偏振片透过电矢量的方向。
用偏振片获得线偏振光
偏振片
2020/8/5
偏振化方向
线偏振光
1
.
出射光强
I 122 I 0
Z
偏振片--大分子物质 对振动方向反映出吸收系数不同
偏振片
2
8
450
2020/8/5
.
19
书P309页，例5.1
将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置如图所示，然后将强度为 I1的自然光和强度为I2的线偏振光同时垂直入射到P1上，从P1 透射后又入射到偏振片P2上，试问：
（ 线 偏 振 光
）
平 面 偏 振 光
圆 偏 振 光
椭 圆 偏 振 光
发
出
的
左右
光
旋旋 左右
旋旋
一般，用单色光讨论偏振态。
2020/8/5
.
部分偏振光
3
二. 自然光与偏振光
1 平面偏振光(线偏振光)
E
·
光振动方向与传播方向 面对光的传播方向看
决定的平面称为振动面
光矢量（ E）只在一个固定平面内沿单一方向振动的光
x z 在纸面内的光振动较强 y 垂直纸面的光振动较强
部分偏振光及其表示法
偏振度 P ImaxImin Imax Imin
注意：Imax、Imin的方向 必须相互垂直
意义：对各种偏振程度不同的光给以定量描述。
2020/8/5
.
8
偏振度
P ImaxImin Imax Imin
平面偏振光: Imin=0，P=1 自然光： Imax=Imin，P=0 部分偏振光： 0﹤P﹤1
叫线偏振光（也称平面偏振光）
2020/8/5
.
4
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解
y Ey E
Ex x
ExEcos
Ey Esin
表示法：
·····
光振动垂直板面
光振动平行板面
2020/8/5
.
5
2. 自然光
普通光源(自发辐射产生)一般发射自然光
自发辐射跃迁
E2 •
波列
E1
D = (E2-E1) / h
偏
振
自 然 光
化 方 向
线 偏振 光
2020/8/5
.
13
形象说明偏 振片的原理
通光方向
2020/8/5
. 腰横别扁担进不了城门 14
4.检偏
用偏振器件分析、检验光束的偏振状态称“检偏”。 偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
设入射光可能是自然光、线偏振光 或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？
P
以光线为轴转动P:
E0 P
E=E0cos
I0E02 ,
IE2E02cos2
I I0 cos2 马吕斯定律(1809)
0， IIm axI0
，I 0 ——消光
2020/8/5
2
.
17
例题 1 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。在它们 的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成600角时，观察 同一位置处的另一光源，两次所得的强度相等。求两光源照到 起偏器上光强之比。
件叫“起偏器”。
2. 起偏的途径 利用某种形式的不对称性,如
(1)物质的二向色性， (2)反射和折射， (3)双折射, (4)散射， ….
3. 物质的二向色性起偏
二向色性： 晶体对光振动选择吸收的特性。
如: 电气石对o 光和e 光的吸收有很大差异.
2020/8/5
.
11
1mm 厚 的 电 气 石 可
第五第章五光章的偏振
2020/8/5
.
1
§1 自然光与偏振光
一. 光的偏振性
1.定义 偏振：波振动方向对于传播方向的不对称性.
偏振现象
横波
E
2.偏振态的种类：
自然光、 平面偏振光(线偏振光)、 部分偏振光、
2020/8/5
圆偏振光、 椭.圆偏振光
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
偏振态的分类
自然光 （非偏振光）
完全偏振光
一 般 光 源
E y (z ,t) A 0 ye i x [t- p (k z0 )] 相位 相同
E (x ,y ,z ,t) E x e x E y e y
说明：
A ( x ,y ) ei [ x t ( p k z 0 )]
一束线偏振光
2020/8/5
两束垂直 、同相的线
.
10
二. 起偏和检偏 1.起偏 从自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器
P IP IP Io In IP
Io— 总光强 IP — 偏振光的光强 In— 自然光的光强
IP = 0 P = 0 自然光 In = 0 P = 1 线偏振光
2020/8/5
.
9
§2 线偏振光和部分线偏振光
一.线偏振光的表示
自然光
偏振片
线偏振光
?
振动方向相互垂直的两列光波的叠加
E x ( z ,t) A 0 x ei x [t- p ( k z 0 )]振动 垂直
1
I2
co2s30
3 4
3
2020/8/5
.
18
例题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
P2
P3
I1
I2
I3=I0/8
P1 P2
P3
I1
I0 2
I2 I1co2s
I3I2co2s2I2si2n
I0 c o2ssin2I0
E 没有优势方向 X
方向互相垂直、不相干的两束线偏振光.
Ey
Y
Z
Ex
总光强 IEx 2Ey 22Ix2Iy
这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位
关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。
• • • •
Ix
Iy
1I 2
图示法
• • • •
2020/8/5
.
7
3. 部分偏振光 可以看成自然光和线偏振光的混合.
解: 令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏 器后，光的强度分别为I1/2和I2 /2。按照马吕斯定律，透过 检偏器后光的强度为
I11 2I1co23s 0 I2 1 2I2co26s 0
但按题意 I1 I2 即 I1co 23s0 I2co 26s0
所以
I1
co2s60
1 4