大学物理光的偏振 ppt课件
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大学物理光的偏振 PPT
I0 8
sin 2
2
§24-3 反射与折射时光得偏振
实验表明:当自然光在两种各向同性得介质分界面上反 射与折射时,反射光与折射光得偏振态将发生变化:
ii r
i0 i0
n1
r
n2
一般情况下,反射光与折射光都就是部分偏振光。(湖光)
当 i 为特定角 i0 时，反射光为线偏振光，且光矢量垂直 于入射面（折射光仍为部分偏振光），该特定角满足
(A)
玻璃门表面得 反光很强
(B)
用偏光镜减弱 反射偏振光
(C)
用偏光镜消除 反射偏振光,使 玻璃门内得人 物清晰可见
例1:一束自然光从空气射向一块平板玻璃,设入射角等于布儒 斯特角,则在界面2得反射光为( ) B
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量得振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量得振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
自然光I0
线偏振光I=I0/2
线偏振光得获得
自然光I0
线偏振光 I=I0/2
自然光通过偏振片可以获得线偏振光。
线偏振光 I’< I
偏振片用于获得线偏振光时称为起偏器。
线偏振光得检验
转动用于检验得偏振片观察透射光。当其偏振化方向与 入射得线偏振光振动方向垂直时,透射光强为零,即出现消光现 象。如果有消光,则表明入射光为线偏振光;否则,不就是线偏 振光。
所有光矢量得强度在任意两个垂直得方向
上得分量之与相等。即,自然光可用两个垂直
得振幅相等 (Ix 系)来表示。
Iy
1 2
I自然光 )
得光振动(无相位关
普通光源发出得光都就是非偏振光。
光矢量投影
各原子发出得波列就是随机得(振动方向、初相、频率), 由于我们得观察时间一般比原子每次得发光时间(10-8)长得 多。因此在观测时间内,实际接收到得就是大量得波列,各方 向都有,呈轴对称性。
大学物理-光的偏振省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
硝基苯 k 1.44 1018 m2 / V2 ，若l =3cm,
d=0.8cm,λ=600nm旳黄光，则产生 k=
时旳电压 V 2 104 V 。
克尔盒旳应用 : ... 克尔盒旳缺陷 : ...
2. 泡克尔斯效应(1893年)
P1 K
K P2
·电光晶体 ·
+。。-
泡克尔斯盒
• 不加电场→ P2 不透光 • 加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方
电气石晶片
y x
分子型
入射 电磁波
z
z
线栅起偏器
• 偏振片旳起偏 P
非偏振光I0
···
二. 马吕斯定律
I0
P
线偏振光 I
偏振化方向 (透振方向)
E0
I
I
1 2
I0
P
E=E0cos
I0
E
2 0
,
IE
2
E
2 0
cos
2
I I0 cos2 马吕斯定律（1809）
0，I
，I
2
Imax I0
0 ——消光
四. 磁致旋光
磁致旋光物质
B
d
旋转旳角度 V d B
V─费德尔常量，V ~ 104 105 m1 T1
• 对自然旋光物质，振动面旳左旋或右旋是由
旋光物质本身决定旳，与光旳传播方向无关。
左旋
入射光
反射镜
反射光
左旋
反射镜
• 对磁致旋光物质，光沿B 与逆B 方向传 播，振动面旋向相反。
起偏振角
i = i0 时，反射光只有S分量 i 0 — 布儒斯特角或 起偏角 i0 +r0 = 90O
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。
大学物理第6章-光的偏振-PPT精选文档36页
n1
反射光中: 垂直振动 多于平行振动。
n2
i r
折射光中: 平行振动多于垂直振动。
(10)
2.布儒斯特定律(Brewster’s law) 当入射角i = i0 时
使之满足:
tan
i0
n2 n1
i0
n1
1)反射光为线偏振光, 只有垂直振动;
n2
r0
i0为起偏角(布儒斯特角)
2)折射光为部分偏振光,
(14)
主截面: 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面
o光的 主截面
···e主·光截的面
光轴 o光 光轴
主截面
入射面 e光
e光 o光
光轴在入 射面内
实验表明: 1)o光和e光都是线偏振光, 但光矢量的振动 方向不同, o光的振动方向垂直于自己的主截面, 而e光 的振动平行于自己的主截面。
2)当光轴在入射面内时, o光与e光的主截面相重合, o光与e光的振动方向相互垂直。 在一般情况下, o光与e光的振动方向并不完全垂直。
5.光在单轴晶体中的传播方向
以方解石为例, 用作图法(惠更斯原理)确定o光和e 光在晶体内的传播方向 1)光轴平行晶体表面, 且在入射面内,自然光入射
cΔt
光轴
光轴
voΔt
veΔt
o oo e ee
o
o
ee
由 光 ,得 程 :c Δ tn 相 o vo Δ t 等 n ocvo
思考: (1)线偏光通过1/4波片后, 出射光的偏振态和
光强如何? (正椭圆或圆偏光, 光强不变)
(2)自然光通过1/4波片后, 出射光的偏振态和
光强如何? (自然光, 光强不变)
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。
大学物理下光的偏振PPT课件
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为
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
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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。
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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。
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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
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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。
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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
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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。
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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。
大学物理第5章 光的偏振PPT
起偏器
1 I0 2 偏振化方向
大学 物理学
●偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
2I 0
I0
I I0
P 1// P2
P1 起偏器
P2 检偏器
大学 物理学
检 偏
起偏器 检偏器
大学 物理学
讨论
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 自然光 待检光 I 线偏振光 部分偏振光 ? 以光线为轴转动P:
一束自然光可等效地分解为 自然光可以用下图表示 两束振动方向相互垂直的、等 幅的、不相干的分振动。 自然光的分解
非相干叠加
I Ix Iy
1 Ix Iy I 2
大学 物理学
完全偏振光（线偏振光）
·
E
光矢量（ E）只在一个固定
平面内沿单一方向振动的光 叫线偏振光 （也称平面偏振光）。
解 分析
例题1
I0
P1
P2 P3
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
I0 I1 2
I 3 I 2 cos
I0 I0 2 2 cos si n 2 8
2 2
I 2 I1 cos2
I 2 sin
2
45
0
大学 物理学
§5-3 反射和折射时光的偏振
大学 物理学
大学 物理学
大学 物理学
§5-4 双 折 射 现 象
一、 双折射现象
折射定律
i
n
双折射现象
方解石晶体
玻璃 sin i n 恒量 sin 一束自然光射向石 英、方解石等各向异 性介质时，其折射光 有两束，这种现象称 为双折射现象。
1 I0 2 偏振化方向
大学 物理学
●偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
2I 0
I0
I I0
P 1// P2
P1 起偏器
P2 检偏器
大学 物理学
检 偏
起偏器 检偏器
大学 物理学
讨论
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 自然光 待检光 I 线偏振光 部分偏振光 ? 以光线为轴转动P:
一束自然光可等效地分解为 自然光可以用下图表示 两束振动方向相互垂直的、等 幅的、不相干的分振动。 自然光的分解
非相干叠加
I Ix Iy
1 Ix Iy I 2
大学 物理学
完全偏振光（线偏振光）
·
E
光矢量（ E）只在一个固定
平面内沿单一方向振动的光 叫线偏振光 （也称平面偏振光）。
解 分析
例题1
I0
P1
P2 P3
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
I0 I1 2
I 3 I 2 cos
I0 I0 2 2 cos si n 2 8
2 2
I 2 I1 cos2
I 2 sin
2
45
0
大学 物理学
§5-3 反射和折射时光的偏振
大学 物理学
大学 物理学
大学 物理学
§5-4 双 折 射 现 象
一、 双折射现象
折射定律
i
n
双折射现象
方解石晶体
玻璃 sin i n 恒量 sin 一束自然光射向石 英、方解石等各向异 性介质时，其折射光 有两束，这种现象称 为双折射现象。
大学物理光的偏振ppt课件
第8章、光的偏振
（polarization of light）
§8.1 光的偏振态 §8.2 偏振片的起偏和检偏 §8.3 反射和折射的偏振 §8.4 光的双折射 §8.5 偏振光的干涉 §8.6 人工双折射及其应用
作业：练习册 选择题 填空题
可编辑ppt
1
光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能 完全断定光是纵波还是横波。
解:(1)自然光通过偏振片A,光强
被吸收一半,有:
I1
1 2
I0.
N1
I0
I1
I21 2I0co 26s008 1I0， II0 28 1.
(2) I1I0co2s300
I2 I1 c2 o 60 s 0 I0 c2 o 30 s c 02 o 60 s0
I2 I0
3 16
(3 )考虑 ,I吸 Ico 2 收 3（ 0 s0 1 0 .1 ）
A0sin
A0 M ON偏振片的偏振化方向。
将A0分解成
A0cos A0sin
0 A0cos N 只有平行O于N的光矢量分量能通过
A0 cosα A（ 透 射 光 振 幅 ）
设：透射光强I，入射光强I0
I A2
I I0
A A022
A02cA02o2 s co2 sI I源自co2s可编辑ppt8
例：有两块偏振片A和B,偏振化方向的夹角为600。(1)入射光 是自然光,设偏振片无吸收,求穿过A和B后的透射光与入射光 的光强比;(2)入射光是线偏振光,振动方向与第一块偏振片的 偏振化方向的夹角为300,求穿过A,B后透射光与入射光的光强 比;(3)如果偏振片的吸收系数为0.1,再求(2)的结果.
可编辑ppt
12
（polarization of light）
§8.1 光的偏振态 §8.2 偏振片的起偏和检偏 §8.3 反射和折射的偏振 §8.4 光的双折射 §8.5 偏振光的干涉 §8.6 人工双折射及其应用
作业：练习册 选择题 填空题
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1
光的干涉和衍射现象显示了光的波动特性，但还不能 完全断定光是纵波还是横波。
解:(1)自然光通过偏振片A,光强
被吸收一半,有:
I1
1 2
I0.
N1
I0
I1
I21 2I0co 26s008 1I0， II0 28 1.
(2) I1I0co2s300
I2 I1 c2 o 60 s 0 I0 c2 o 30 s c 02 o 60 s0
I2 I0
3 16
(3 )考虑 ,I吸 Ico 2 收 3（ 0 s0 1 0 .1 ）
A0sin
A0 M ON偏振片的偏振化方向。
将A0分解成
A0cos A0sin
0 A0cos N 只有平行O于N的光矢量分量能通过
A0 cosα A（ 透 射 光 振 幅 ）
设：透射光强I，入射光强I0
I A2
I I0
A A022
A02cA02o2 s co2 sI I源自co2s可编辑ppt8
例：有两块偏振片A和B,偏振化方向的夹角为600。(1)入射光 是自然光,设偏振片无吸收,求穿过A和B后的透射光与入射光 的光强比;(2)入射光是线偏振光,振动方向与第一块偏振片的 偏振化方向的夹角为300,求穿过A,B后透射光与入射光的光强 比;(3)如果偏振片的吸收系数为0.1,再求(2)的结果.
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大学物理光的偏振课件
步骤3
旋转检偏器，观察光斑的变化。当检 偏器的晶格方向与偏振片一致时，光 斑消失；当检偏器的晶格方向与偏振 片垂直时，光斑重新出现。
步骤2
打开光源，观察屏幕上是否出现光斑。 若出现光斑，表示偏振光已经产生。
步骤4
重复步骤3，改变检偏器的旋转角度， 观察光斑的变化，以验证光的偏振现 象。
实验结果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
利用偏振光的特性，开发新型光学加密和安全技 术，保障信息安全。
感谢您的观看
THANKS
量子隐形传态
通过偏振光的传输，实现 量子态的远程传输，为未 来量子通信网络奠定基础。
偏振编码
利用偏振光的偏振态进行 信息编码，提高信息传输 的容量和可靠性。
偏振光在生物医学领域的应用
生物分子检测
利用偏振光对生物分子进行检测， 提高检测的灵敏度和特异性。
医学成像
通过偏振光成像技术，获取生物 组织的结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供依据。
光疗与光动力治疗
利用偏振光的能量，对生物组织 进行光疗和光动力治疗，提高治
疗效果。
偏振光在其他领域的应用
光学传感与测量
利用偏振光的特性，开发新型光学传感器和测量 仪器，提高测量精度和可靠性。
光学信息处理
利用偏振光进行光学信息的处理和传输，提高信 息处理的速度和效率。
光学加密与安全
偏振滤镜在摄影中用于控制反光和眩光，提高色彩饱和度和对比度。通过消除非金属表面的反光和眩光，偏振滤镜可 以使照片更加清晰自然。
摄影中偏振滤镜的应用场景
在拍摄水面、玻璃、金属等反光物体时，使用偏振滤镜可以有效地消除反光和眩光，提高照片质量。此外，在拍摄风 景、人像等场景时，偏振滤镜也可以提高色彩饱和度和对比度，使照片更加生动。
旋转检偏器，观察光斑的变化。当检 偏器的晶格方向与偏振片一致时，光 斑消失；当检偏器的晶格方向与偏振 片垂直时，光斑重新出现。
步骤2
打开光源，观察屏幕上是否出现光斑。 若出现光斑，表示偏振光已经产生。
步骤4
重复步骤3，改变检偏器的旋转角度， 观察光斑的变化，以验证光的偏振现 象。
实验结果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
利用偏振光的特性，开发新型光学加密和安全技 术，保障信息安全。
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量子隐形传态
通过偏振光的传输，实现 量子态的远程传输，为未 来量子通信网络奠定基础。
偏振编码
利用偏振光的偏振态进行 信息编码，提高信息传输 的容量和可靠性。
偏振光在生物医学领域的应用
生物分子检测
利用偏振光对生物分子进行检测， 提高检测的灵敏度和特异性。
医学成像
通过偏振光成像技术，获取生物 组织的结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供依据。
光疗与光动力治疗
利用偏振光的能量，对生物组织 进行光疗和光动力治疗，提高治
疗效果。
偏振光在其他领域的应用
光学传感与测量
利用偏振光的特性，开发新型光学传感器和测量 仪器，提高测量精度和可靠性。
光学信息处理
利用偏振光进行光学信息的处理和传输，提高信 息处理的速度和效率。
光学加密与安全
偏振滤镜在摄影中用于控制反光和眩光，提高色彩饱和度和对比度。通过消除非金属表面的反光和眩光，偏振滤镜可 以使照片更加清晰自然。
摄影中偏振滤镜的应用场景
在拍摄水面、玻璃、金属等反光物体时，使用偏振滤镜可以有效地消除反光和眩光，提高照片质量。此外，在拍摄风 景、人像等场景时，偏振滤镜也可以提高色彩饱和度和对比度，使照片更加生动。
光的偏振课件 PPT
主截面:光轴与晶体表面光入射点得法线组成得平面。
主平面:晶体中光(o光或e光)得传播方向与晶体光 轴构成得平面。
o光得振动方向垂直于o光得主平面; e光得振动方向平行于e光得主平面。 当o光与e光得主平面相互平行时,两光得振动互相垂直、
法线
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
光轴
得作用下,显示出双折射现象,称为克尔效应。
+
P1
E
o
e
P2
-
外加电场破坏溶液得各向同性,产生各向异性,产生双折射,光轴方 向平行于电场方向;
n no ne E 2 即：n bE 2
经过长度为l得电场区,克尔效应产生得附加相位差为:
2
lbE 2
令K b
2KlE 2，其中K为克尔常数，单位为m
用惠更斯原理确定折射
光得传播方向、
用惠更斯作图法确定光在晶体中得传播方向
例题1:负晶体方解石 ne 1.486, no 1.658
以入射点为 中心,以1/no 为半径作圆。
以1/no为短轴, 1/ne为长轴作椭圆
空气 晶体
光轴
•••
•••
oe oe
例题2：方解石 ne 1.486 no 1.658
2
no
ne d
晶体双折射
I (P) A2e2 A2o2 2 A2e A2o cos
A1 cos2 2 A1 sin2 2 2A12 sin2 cos2 cos
A12
1
1 2
sin 2
2
1 2
sin 2
2
cos
当：
2k，即
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oeΔΔtt
r0 ·r·e e
o
• 光轴
··晶体
e o
3. 光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射
·· ··
··
·· 晶体
光轴
光轴 ··· ···
oe oe
·· 方解石
oe
此时e光的波面不再与其波射线垂直了
§5 晶体光学器件
一. 晶体起偏器件 1. 晶体的二向色性、晶体偏振器
某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异， 这叫晶体的二向色性
第三章 光的偏振 (Polarization of
light) §1 光的偏振状态
一. 线偏振光
传播方向
E
·
振动面
面对光的传播方向看
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解
y
Ey
E
x
Ex
Ex Ecos Ey Esin
线偏振光的表示法：
····· 光振动垂直板面
光振动平行板面
二. 自然光
没有优势方向
自然光的分解
B
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
4. 主平面和主截面 主平面：晶体中光的传播方向与晶体 光轴构成的平面。
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
主截面：晶体表面的法线与晶体光 轴构成的平面。
二. 晶体的主折射率，正晶体、负晶体
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同, 光的传播速度也不同。
=自1然光 ( 非偏振光 )
P
=部0分偏振光
0<P<1
偏振度的另一种表示：PImaxImin
ImaxImin
§2 偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律
一. 起偏
• 起偏：从自然光获得偏振光
• 起偏器: 起偏的光学器
•件起偏的原理：利用某种光学的不对称性
• 偏振片 微晶型
非·偏·振·光
光轴 线偏振光
电气石晶片
方解石 n0＞ne
光·轴···方解石··e ··
二. 晶体相移器件，圆和椭圆偏振光的起偏
1. 晶片─相位延迟片
晶片是光轴平行表面的晶体薄片。
y
Ae
Ax
λ
Ao
光轴 P Ae A
线偏振光
Ao
d
光轴
通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差：
o光 : 遵从折射定律 n 1sii n n 2siron e光 : 一般不遵从折射定律 sini const
sinre
e光折射线也不一定在入射面内。
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生 双折射，该方向称为晶体的光轴。
例如，方解石晶体(冰洲石)
102° A
• 光轴是一特殊的方向,凡平 光轴 行于此方向的直线均为光轴。
电气石
光轴
电气石
e光
····
光轴
可产生线偏振光
2. 偏振棱镜
偏光镜: 格兰─汤姆孙棱镜
吸收涂层
··光·•轴·方·解石·i
方解石
o
加拿大·树·胶·光e·轴• ··
光轴的取向使o光、e光(n对= 1.应55) 的恰是no、 ne 。
偏光分no 束(1.镜658:沃4)＞拉n斯(顿1.5棱5)镜＞ne1(21方.4解光8石6轴o4·)
入射自然光
p
I()
振荡电偶极子电磁 辐射强度的角分布
y 散射光 (线偏振光)
x
•p
散射光 (自然光)
z
散射光 B (部分偏振光)
§4 光在晶体中的传播, 双折射
e
e•
··· o ···
•o
方解石
一. 双折射的概念
自然光 n1
i
1. 双折射
n2
(各向异
re
2.寻常光和非寻常光 性媒质) ro
e光 o光
一束自然光可分解为两束振动方向相互 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。
Ex Ey
IIxIy
自然光的表示法： · · ·
三. 部分偏振光
部分偏振光
部分偏振光的分解
部分偏振光可分解为两束振动方向相互 垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。
部分偏振光的表示法：
··
平行板面的光振动较强
·· ····
垂直板面的光振动较强
y x
分子型
入射 电磁波
z
z
线栅起偏器
• 偏振片的起偏 P
非偏振光I0
···
二. 马吕斯定律
I0
P
线偏振光 I
偏振化方向 (透振方向)
E0
I
I
1 2
I0
P
E=E0cos
I0E02, I E2E 0 2co2s
II0co2 s 马吕斯定律（1809） 0 2， ，I I I 0m — —a I 0 消x 光
起偏振角
i = i0 时，反射光只有S分量 i 0 — 布儒斯特角或 起偏角 i0 +r0 = 90O
由 n 1 si 0 i n 2 sr 0 i n 2 ci 0 os
有
tgi0
n2 n1
n21
—布儒斯特定律
(1812年)
若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，
则：空
玻
气 →玻 璃 →空
光轴
························votc
光轴 vot
o光: e光:
n0 0
ono ,
e
ne
c
e
n0 ，ne称为晶体的主折射率
光轴
正晶体 : ne> no
vet
(e< o) vot 负晶体 : ne<
子波•源
no
(e>o)
正晶体 (vo > ve)
vet
光轴
vot• vet
子波源 负晶体 (vo < ve )
四. 圆偏振光, 椭圆偏振光
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
y
传播方向 y
E
x
0
x
z
/2
某时刻右旋圆偏振光E随z的变化
五. 偏振度
P
Ip It
Ip In Ip
It —部分偏振光的总强度 In —部分偏振光中包含的自然光的强度 Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强度
完全偏振光 (线、圆、椭圆 ) P
三. 检偏 用偏振器件分析、检验光的偏振态
P
待检光
I
?
Hale Waihona Puke 思考：• I不变？是什么光 • I变，有消光？是什么光 • I变，无消光？是什么光
§3 反射和折射光的偏振 *散射光的偏
一振. 反射和折射时光的偏振
n1 ····i i ····
n2
r·
n·1 ···i0
线偏振光
i0····S
n2
r0
·
自然光反射和折射 后产生部分偏振光
三. 单轴晶体中光传播的惠更斯作图法(e>o)
1. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射
·· ··
光轴
晶体
e ··o e ··o
o, e在方向上虽没分开，
但速度上是分开的。
2. 光轴平行晶体表面，且垂直入射面，
自然光斜入射
sini sinro
c
o
n0
sini sinre
c
e
ne
····i ····cΔt
气 璃 ii00ttgg111111..50..05000035364128互
余
二. 玻璃片堆起偏和检偏
1自.当起然i偏光=从i0时空气II0→玻12璃s·i·2n·(·i·0·i0r0·)·······················
I
7%
I0
2. 检偏 ...
玻璃片堆
(接近线偏振光)
*三. 散射光的偏振 1.散射光的产生 2.散射光的偏振