[课件]光学-偏振PPT

i
i0
i0


布儒斯特定律 反射光是完全偏 振光时，实验证明：
i0
i0

i0 2
起偏角
n cos i n sin i n sin n i ) 2 0 2sin( 0 1 0 2 2 n 2 tgi n 0 21 n 1 n
i0 tg
1
2
n 1
——布儒斯特定律

（4）自然光：实际的光源是大量原子发出自然光，包含 着无数多个振动方向。
自然光
实验1：
现在可以解释实验1、2了 偏振片透明 绕轴旋转900， 情况不变。
A // B
实验 2:
偏振片透明
偏振片全黑
A
B
B绕轴旋转,强 度发生变化
二 偏振片 起偏和检偏 利用选择吸收获得线偏振光
偏振化方向
M

偏振片的起偏 与检偏作用
2
2
k k 0,1,2,
2 为直线
0

4

2
3
4

k
为椭圆

5
4
3
2
7
5
2
( 2 k 1 ) 2 为正椭圆
k为偶数，振动方向不变 。 k为奇数振动方向改变 2 。
对光振动：
E E t ) x 1cos( 1 E E t ) y 2cos( 2
M'
N
起偏器
N'
检偏器
三 马吕斯定律 研究透射光的强度

2 I0 A 0 2 I A

2 2 I A A 0 cos 2 2 I A A 0 0 0 2
2 I I 0 cos
—马吕斯定律
注意（1）若自然光在 a 的前方强度是 I0 ，则过 a 后的 强度是( I0 2 ) 0 （2）由马吕斯定律知
光学-偏振
教学基本要求
三 光的偏振


理解自然光与偏振光的区别;
理解布儒斯特定律和马吕斯定律; 了解双折射现象 ; 了解线偏振光的获得方法和检验方法 .
17—12 光的偏振性 马吕斯定律
光的偏振现象： 偏振是横波特有的现象，如机械横波： 缝阑转 90 0 后 波不能通过— — 偏振现象.
若相同， 恒定，振动方向互相垂直，且
P1


P1 、 P2 间夹角 2 设入射光强为 I ，则透射光强为 0 P2
2 2 I ( I cos ) cos 0 2 2 I cos cos ( ) 0 2 2 2 I cos sin 0 I0 2 sin2 4
2. 几个概念
（1）晶体的光轴：是一个特殊的方向，沿着此方向传播 的光不发生双折射。
（2）晶体的主截面 （3）光线的主平面 注意： 10 o 光 e 光的主平面不一定相同 20 主平面，主截面不一定相同。 o 光的振动方向 o 光的主平面
e 光的振动方向 // e 光的主平面 重点研究：
* 入射光在主截面内 * 主平面、主截面为同一平面 * o 光振动方向 e 光振动方向
I I 0 , 180 max 0
0 0
I 0 90 , 270 min
A
例1.让入射的平面偏振光依次通过偏振片 P1 和 P2 ， P1 和 P2 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分 别是 和 ,欲使最后透射光振动方向与原入射光 振动 方向垂直,并且透射光有最大光强,问 , 各应满足 什么 条件? 解：要使透射光与入射光垂直,须 2
v0
ve
v0
负晶体
ve
ve (max)
正晶体
ne (min)
ne (min)
负晶体的主折射率
三 用惠更斯原理解释双折射现象
o
e
0
e
o e
oe
§ 23—5 波晶片 偏振光的干涉 1. 椭圆偏振光与圆偏振光的产生 x A cos t ) 1 1 回顾互相垂直的机械振动的合成 y A cos( t ) 为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆
如光波能发生这种现象，就是横波。 实验1：演示
偏振化 方向
观察太阳光， 看到偏 振片透明，将偏振片转过 900后 ，情况不变。 问题： 光波是不是横波？!
实验2：演示
实验1：转过900后 ， 偏振片仍然透明。
A // B
偏振片透明
偏振片全黑 （消光现象）
说明了光波是横波！
A
B
B绕轴旋转， 强度发生变化
要使
I max ， 须
sin 2 1
2 2

4
17—13 反射光和折射光的偏振
1. 反射光的偏振： 马吕斯发现：自然光反射时，可以 产生 部分偏振光 或 完全偏振光。 当 i = i0 时，反射光为完全偏振光 ，i0 叫“起偏角”。
部 分 偏 振 光 完 全 偏 振 光
i
一 双折射的寻常光和非常光 CaCO3
方解石 CaCO3
o
e
o
e
1. 双折射现象产生的原因
各向同性的介质各方向对光 的折射率n相同，不产生双 折射。 但CaCO3等类各向异性晶体
O 光：
寻常光 线， 遵循折射定律。 不遵循折射定律。
e 光： 非常光 线 ，
对 O 光：一个折射率 对 e 光：无数个折射率
应用：10 可由反射获得线偏振光
例如激光器中的布儒斯特窗, 最后得到
布儒斯特窗
线偏振光
iB
20 可测不透明媒质折射率
tgi n B
30 若反射光是部分偏振光，
利用偏振片可消去大部 分反射光（如镜头前加 偏振片、偏光望远镜等）。
n 1 1
iB
n 2 n
2. 折射光的偏振
i0
17—14 双折射 偏振棱镜
二 尼科尔棱镜 （用方解石粘结而成，得到 e 光）
e
n 1 . 486 )加拿大树胶 0 e
n1. 55
最亮
最暗 尼科耳棱镜的起偏和检偏
（4）正晶体
负晶体
主要研究负晶体：
c n v
v0 ve , n0 ne
n0 常数 ne变化 在垂直于光轴 的方向上：
问题：如何解释实验 1、2 ？
一 自然光 偏振光
偏振光
（1）线偏振光： 光波的振动方向只有一个方向
线偏振 （完全偏振） 部分偏振 椭圆（圆）偏振
光振动方向与画面平行
（2）部分偏振光： 各个振动方向都有， 但有一个方向占优势。
光振动方向与画面垂直

部分偏振光
（3）椭圆（圆）偏振光：
一个振动方向，但振动方向随时间变化（变化沿椭圆）