大学物理-第十二章-光的偏振

涂有金鸡纳霜或碧硒（电 气石）等材料的簿膜
透明玻璃片
二）偏振片及其起偏检偏 1）何谓偏振片
涂有金鸡纳霜或碧硒（电 气石）等材料的簿膜
自然光
透明玻璃片
具有竖直偏振方向 的偏振膜。吸收了 水平方向的光振动
偏振化方向
偏振光
2）偏振片的用途
A）作起偏振器
B）作检偏振器 自然光 Is
Is
IsI/s2/2
偏振光
12-2 偏振片 马吕斯定律
Polarizer and polarization analyzer、Malus’ law 一）起偏与检偏
起偏--从自然光获得偏振光 检偏--检查某束光是否是偏振光； 起偏振器--从自然光获得偏振光的装置； 检偏振器--检查某束光是否是偏振光的装置。
二）偏振片及其起偏检偏 1）何谓偏振片
14I0
例：两个偏振片在叠一加起放，强I0的 度自 为然光垂直入，射 若通过两个偏振光片强后 I为 0 /的 8，则此两偏振片化的方偏 向间的夹角（取是锐_角 __） _， __若在两片之间一再片插 偏振片，其偏振与化前方后向两片的偏向振的化夹方角（
角）相等，则通偏过振三片个后的透射为光 __强 __度 __。 __
光的波动性 光波是横波
机械横波与纵波的区别
光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
机 械 波 穿 过 狭 缝
二线偏振光、自然光、部分偏振光
电磁波是 E、 横 H的 波振 ，动方向与
播方向垂直。
Y
v
E
H
o
X
Z
光波是电磁波，实验表明：引起人的视觉或引
起感光材料的光化学效应主要是光波中的电矢 量E所致，因此，电矢量 E也称为光矢量。
解： 1）（ 自然光通 后 过 I， 1一 I20， 偏 变 振 成 片 偏振光 再通过另偏振片后马 ，吕 由斯定律有
I2
I0 8
1 cos2
I1
I0 2
4
6 0
( 2 ) 根据题意，插入 片的 ，偏 其振 偏振化方 后向与
两片的偏振化方 角向 为 3的 0 夹
II01 2co 2(3s)0 co 2(3s)09 3 I02
1.光强改变
E// E0 E
2.仍然为线偏振光,但振动方向 改变 α角度.
例：一束自然光，光强度为I0，让其出射两个偏振片， 两个偏振片之间的夹角为450，求从第二个偏振片出射 的偏振光强度。
解： 自然光 I0
P1
P2
I0/2
1
4 I0
I(1 2I0)co2s1 2I0co24s5
12I0(
2)2 2
自然光 Is
Is/2
Is/2
不变暗
I0/2
变暗
3)马吕斯定律
自然光 Is
P1 Is/2= I0 P2
变暗
Is/2 E//
E0
E
若P1 P2的偏振化方向间的夹角不为0，也不 为90度，则出射的光强为多少？
设自然光通过P1后的振幅为E0，则光强 I0 E02
振动分解有： E// E0cos EE0sin
3、反射光折射光偏振
i 化的程度随入射角
横波：振动方向垂波 直的 于传播方向；
偏振：振动方向对播于方传向的不对称性。
对纵波而言，包含传播方向与振动方向所构成的平面， 哪一个都一样，没有一个显示出与另一个有什么区别或 不同。称之为：波的振动方向对传播方向具有对称性。
但对横波而言，由传播方向与振动方向所构成的平 面，与包含传播方向而不包含振动方向的其它平面 有区别。这种区别与不同称之为：波的振动方向对 传播方向不具有对称性。这种不对称性称之为偏振。
I3
1 4
I1
sin2
2
I1
1 2
I0
I
1 8
I0
sin2
2
12-3 反射和折射光的偏振 布儒斯特定律 Polarization of reflection and refraction.Brewster’s law
一）反射和折射光中的偏振现象
n1
i
n2
r
1、反射光中垂直振动 强于平行的振动；
2、折射光中平行的振 动强于垂直振动；
1）线偏振光 ：光矢量E只限于垂直于传播方向的某 一确定平面内的光（又称为平面偏振光）。
X
E
Z
u
Y
表示：
或
平行于纸面振动
X
u
Z
Y
E
表示：
垂直于纸面振动
振动面—光矢量(振动方向)与传播方向所构成的平面
自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方 向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴 对称）这样的光叫自然光 .
垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强：
IE /2/E 0 2co 2 s I0co 2 s或：
I cos2
I0
马吕斯定律：强度为I0的线偏振光透过偏振片 后强度变为I=I0cos2。
（为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方
向间的夹角。）
I0 E02 I0
线偏振光通 过偏振片后
I=I0cos2
自然光以两互相垂直的互为独立的 （无确 定的相位关系）振幅相等的光振动表示 , 并各 具有一半的振动能量 .
注意
二互相垂直方向是任选的 . 各光矢量间无固定的相位关系 .
自然光---在垂直于传播方向的平面内，光矢量 对称，光矢量振动沿各个方向的概率相等。
X
在垂直于传播方向的任
意两正交方向光矢量的
平均值相等。
本章教学要求： 理解自然光和线偏振光。理解布儒斯特定律及
马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获 得方法和检验方法。
本章重点： 线偏振光,马吕斯定律,布儒斯特定律。
本章难点： 偏振光的获得方法和检验方法,布儒斯特定律
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12-1 自然光和偏振光
一、偏振是横波的特性
E
表示：
Y
结论：自然光的横波性被发光的随机 性所破坏或掩盖。
3）部分偏振光 光矢量的平均值在某一方向上最强，与之垂直 的方向上最弱的偏振光。
3）部分偏振光
光矢量的平均值在某一方向上最强，与之垂直的方 向上最弱的偏振光。
表示：
X
Baidu Nhomakorabea
E
于纸面的光振动的平均值 >平行于纸面的光振动的平 均值。
Y
//于纸面的光振动的平均值 >垂直于纸面的光振动的平 均值。
【例12-2】 如例12-2图(a)所示，在两块偏振化方向相互
垂直的正交偏振片P1和P3之间插入另一块偏振片P2，光
强为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，求转动P2时，透
过P3的光强与转角之间的关系。
P1
P2
P3
P1
A1
P2
I0
I1
I2
I
A2
P3
A3
A 2A 1cos, A 3A 2cos(2) 1 A 3 A 1 c o sc o s (2 ) A 1 c o ss in 2 A 1 s in 2