第十二章-光的偏振

I=I0cos2
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 2
I0
)
cos2
1 2
I0
cos2
45
1 2
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
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。
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。
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
A2 A1 cos,
A3
A2
cos(
2
)
A3
A1
cos
cos(
2
)
A1
cos
sin
返回总目录
12-1 自然光和偏振光
一、偏振是横波的特性
横波：振动方向垂直于波的传播方向；
偏振：振动方向对于传播方向的不对称性。
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。
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
电磁波是横波，E、H的振动方向与传
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。
4） 圆偏振光, 椭圆偏振光
频率相同、相位差 恒定而振动方向相互垂直的两列光波迭
加后，在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量以一定的 频率旋转，其端点的运动轨迹通常是一个椭圆，称这种合 成光波为椭圆偏振光
当两线偏光的振幅相等，即Ax=Ay，且=(2k+1)/2时，轨迹由 椭圆变为圆，称为圆偏振光；当=k时，光振动轨迹变为直线
E E0 sin
垂直方向的分量被偏振片吸收，故出射的光强：
I E/2/ E02 cos2 I0 cos2 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
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
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
，成为线偏振光。
y
传播方向 y
E
x
0
x
右旋圆
右旋椭圆
z
偏振光
偏振光
/2
某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化
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。
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
u E
Z
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 .
Is
IsI/s2/2
偏振光
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
Is/2
变暗
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// E0 cos
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。
了解圆偏振、椭圆偏振光及偏振光的干涉。
本章重点： 线偏振光,马吕斯定律,布儒斯特定律。
双折射。 本章难点： 偏振光的获得方法和检验方法,布儒斯特定律 双折射.
上一页 下一页 返回目录
解：（1）自然光通过一偏振片后，I1
I0 2
，变成偏振光。
再通过另偏振片后，由马吕斯定律有
I2
I0 8
1 cos2
I1
I0 2
4
60
(2)根据题意，插入的偏振 片，其偏振化方向与前 后
两片的偏振化方向的夹 角为30
I
I0
1 2
cos2 (30) cos2 (30)
9I0 32
【例12-2】 如例12-2图(a)所示，在两块偏振化方向相互
I0
(
2 )2 2
1 4
I
0
例：两个偏振片叠加放在一起，强度为I
的自然光垂直入射其上，
0
若通过两个偏振片后的光强为I0 / 8，则此两偏振片的偏振化方
向间的夹角（取锐角）是 ______，若在两片之间再插入一片
偏振片，其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角（取锐
角）相等，则通过三个偏振片后的透射光强度为 _________。