第五章光的偏振A2013111教材

• 自然光
• 它是由轴对称分布、无固定相位关系的大量线偏振
光集合而成的。
•
即：它可以看作是两个振幅相同、振动相互垂直
的非相干的线偏振光的叠加。
Ax Ay
if : I A 2 , I A 2
x
x
y
y
then : I A 2 A 2 I I ,
I I

I 0
.
0
x
y
x
y
x
(3) 椭圆偏振光
在垂直于光传播方向的固定平面内, 光矢量的 方向和大小都在随时间改变, 光矢量的端点描出一 个椭圆, 这样的 偏振光 叫做椭圆偏振光.
y
以上三种（线 圆 椭圆）
偏振光称为完全偏振光, 可以由两个互相垂直的，有 相位关系的, 同频率的线
偏振光合成. 反之, 一完全 偏振光也可以分解为两个任
起偏
0
27 0
90
180
检
偏
起偏器
检偏器
模拟演示
0
0
27 0 27 0
90 90
180
180
二.马吕斯定律
如果入射线偏振光的光强为I1，通过
检偏器的透射光的光强为：
I2 I1 cos 2
：线偏振光振动方向与检偏器偏振 化方向之间的夹角
I0
P 2
A1
I2 A2

I2 I1

A2 2 A12
形象说明偏振片的原理
透振方向
2）人造偏振片 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
I0
P 2
I2
起偏
检偏
自然光通过偏振片后变为线偏振光，称 为起偏
利用偏振片检验光线的偏振化程度，称 为检偏
（A）光强单调增加； （B）光强先增加，后又减小至零； （C）光强先增加，后减小，再增加； （D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。
P1
P2
[B]
P 215 例题5.1
偏振光的应用
下面介绍几种日常生活中应用偏振光的实例：
1、汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，
为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只 开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的 前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规 定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成 45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯 发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车 在夜间行驶时，既不要熄灯，也不要减速，可以 保证安全行车。
面对光的传播方向看
振动面：电矢量和光的传播方 向所构成的平面。
线偏振光
左图中线段表示光振动平行 于图面的线偏振光, 点子表示光 振动垂直于图面.
在迎光矢量图上,线偏振光是一直线
（2）圆偏振光
在垂直于光传播方向的固定平面内，光矢量 的大小不变, 但随时间以角速度 旋转, 其末 端的轨迹是圆. 这种光叫做圆偏振光. 在某一固 定时刻t0, 在传播方向上各点对应的光矢量的端 点轨迹是螺旋线. 随着时间推移, 螺旋线以相速 前移.
意方向, 相互垂直, 有相 位关系的同频率的线偏振
光（见后文）.
x
椭圆偏振光电矢量 随时间逆时针旋转
3．部分偏振光
由自然光和完全偏振光组成的光，叫做部分偏 振光 .
(1)自然光 + 线偏振光， (2)自然光 + 圆偏振光， (3)自然光 + 椭圆偏振光，
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：
故光波是横波
X
E
Z
Y

Hale Waihona Puke Baidu
H
1 光的偏振性
v
绳波：
弹簧波:
声波：
v
按振动行为划分有横波和纵波两种方式
横波
纵波
4.波的振动方向对传播方向不具有对称性。有偏振性(横波)
5.对纵波，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 显示出与另一个有区别。即：波的振动方向对传播方向具有对称性。无偏振性 (纵波)

cos2
I2 I1 cos2
----马吕斯定律 A 1 s in
A1
P 2
A2
A1 cos
讨论：
=0或 =1800时, I2=I1光强最强 =900或=2700时, I2=0光强最弱
例题：两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其
上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180 时透射光强度发生的变化为:
于纸面的光振动的平均值> 平行于纸面的光振动的平 均值。
//于纸面的光振动的平均值> 垂直于纸面的光振动的平 均值。
二 由二向色性产生的平面偏振光
1）晶体的二向色性：
某些晶体（例如电气石）对于光振动垂直于某 个方向的线偏振光强烈吸收，对于光振动平行与这 个方向的线偏振光吸收很少，这种对线偏振光的强 烈的选择吸收性质，叫做二向色性．
6、光是横波,光的振动方向应始终 与光的传播方向垂直.但是,在垂直于光 的传播方向的平面内, 光矢量还可以有 不同的振动状态，我们称在垂直于光传 播方向的二维平面内，光矢量的振动状 态叫做光波的偏振态.
光波按偏振态来划分，可分为三大类：
(1)自然光， 偏振：振动方向对于传播方向
(2)完全偏振光， 的不对称性。只有横波
第五章 光的偏振
§5.1 自然光与偏振光
1.自然光 2.完全偏振光
(1) 线偏振光 （2）圆偏振光 (3) 椭圆偏振光
3．部分偏振光
一、横波与纵波 1、 横波：波的振动方向与传播方向互相垂直
2、纵波：波的振动方向与传播方向相同。
3、电磁波：电场和磁场都垂直于波的传播方向，
三者相互垂直，所以电磁波是横波。光波是电磁波,
y2
自然光的表示
在垂直于传播方向的两正交方向光矢量的平 均值相等。
自然光的另一种表示方法
z
自然光的一种表示方法
2.完全偏振光
u
(1) 线偏振光
E
这种偏振光，光振动电矢量总是在一个固定的
· 平面内,所以这种偏振光又叫做平面偏振光. 在与光 传播方向垂直的平面内， 电矢量端点的轨迹是一条 直线 光振动只改变振幅大小，不改变方向.
自然光---在空间各个取向上,电矢量的时间平均 值都相等的光.
用来表示垂直于光传播方向的平面内,光振动 方向的矢量图, 叫做迎光矢量图. 该图表示迎着 光传播方向看到的光振动的情况. 在迎光矢量图 上, 自然光是一些均匀分布的辐射线.
自然光
自然光等效为两振幅相等、互相 垂直的、无相位关系的线偏振光
(3)部分偏振光.
才有偏振现象。
1.自然光
普通光源中包含许许多多分子和原子,不同 的原子或分子所发光波,或同一原子不同时刻所 发光波,其振动方向、振幅、初始相位各不相同.
在垂直于光传播方向的平面内, 在观测最小 时间间隔内,光振动在各个方向的几率相同,没有 那一个方向占更大优势.我们称这种光为自然光.