光的偏振总结

4 椭圆偏振光和圆偏振光
3
光的光矢量在沿着光的传播方向前进的同时，还绕着传
播方向均匀转动。
可以看成频率相同，振动方向互相垂直，且有固定位 相差的两列线偏振光的合振动
满足椭圆方程：
x2 Ax2

y2 Ay2
2 xy Ax Ay
cos
sin 2
椭圆偏振光: 当Ax Ay、 kπ时，

n2 n1
.... 布儒斯特定律
入射角 i0 为起偏角，或布儒斯特角
推论：
入射 i0 i0

反射
n1 玻璃 n2 折射
当以起偏角
i0
入射时，反射线与折射线互相垂直，即
i0


π 2
由布儒斯特定律
tg
i0

n2 n1
由折射定律
sin i0 n2
sin n1
比较上面两式，得
cos i0 sin
例2:让入射的线偏振光依次通过偏振片Ｐ1和Ｐ2．Ｐ1和Ｐ2的偏11振
化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和β ．欲使最 后透射光振动方向与原入射光振动方向互相垂直，并且透射光有 最大的光强，问α 和β 各应满足什么条件？
解: (1)见图，只有让β ＝90°，才能使通过Ｐ1和Ｐ2的 透射光的振动方向（A2）与原入射光振动方向（A0）互 相垂直，即β ＝90°。
自然光入射到偏振片，透射光为线偏振光。透射线偏振光光 矢量的振动方向为通光方向，或透光轴，也叫偏振化方向。
起偏器和检偏器
检偏 ：旋转检偏器，每转过 90o 交替出现极大和消光，则 入射光为线偏振光。
2. 二向色性
5
—— 产生线偏振光方法之一
对互相垂直的两个光振动有选择 吸收的这种性能。称为二向色性
I x Ax2 Ai2x 自然光的图示：


I y Ay2 Ai2y

互相垂直的两方向上的光振动光强各占自然
光总光强的一半，即
3 部分偏振光
1 Ix Iy 2 I0
部分偏振光是介于偏振光和自然

光之间的情形，一般地，部分偏振光

都可看成自然光和线偏振光的混合。
i0


π 2
关于反射光的光强：
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当自然光以起偏角 i0 入射时，反射光虽然是完全偏振的， 但光强较弱。
例如，自然光以 i0 由空气射入玻璃，平行入射面的光振 动全部被折射；垂直入射面的光振动约 85% 也被折射，反 射的只占约 15% , 仅占入射光总能量的7% 。
2. 布儒斯特定律应用
1）. 玻璃片堆

1 2
I02
当=0时，透射光的光强最大，
I max

I01

1 2
I02
当=/2时，透射光的光强最小，
I min

1 2
I02
Imax 7Imin
17 I01 2 I02 2 I02 I01 3I02
入射总光强为： I0 =I01+I02
I01 3 , I02 1 I0 4 I0 4
19.3 反射和折射起偏 布儒斯特定律
1. 布儒斯特定律
——产生线偏振光的方法之二
自然光在两种各向同性介
质分界面反射和折射时，一 般情况反射光和折射光都将 成为部分偏振光。
入射 ii

反射
n1 玻璃 n2 折射
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在以特殊的入射角 i0 入射时，反射光成为完全偏振光， 其光振动方向垂直入射面。
tg
i0
第19章 光的偏振
1
光是电磁波，电磁波是横波 ，光矢量的振动方向总是和 光的传播方向垂直，光矢量的振动方向对传播方向而言具有不 对称性，称为光的偏振。
19.1 自然光和偏振光
光波的横波性 偏振态
1 线偏振光
平面偏振
振动平面
（完全）线偏振光


2 自然光
2
在垂直光传播方向的平面内，光矢量大小在所 有可能方向上都相等，各光矢量之间没有固定 的位相关系，这种光称为自然光。 自然光等效于任意两个互相垂直的、彼此独立的 （无确定位相关系）、振幅相等的光振动之和。
圆偏振光:
或当
Ax

Ay、

kπ 和( 2k
1) π 时， 2
合成椭圆偏振光.
当Ax Ay、
(2k
1)
π 2
时，
合成光振动矢量末端轨迹是圆。
（ Kπ时，为线偏振光）
19.2 起偏和检偏 马吕斯定律
4
1. 起偏器和检偏器
起偏器：能产生线偏振光的装置。 检偏器：能检验线偏振光的装置 起偏器也可作为检偏器
(2) 据马吕斯定律，透射光强 Ｉ＝（Ｉ0ｃｏｓ2α ）ｃｏｓ2（90°－α ）
P2 P1

＝Ｉ0ｃｏｓ2α ｓｉｎ2α
A0
＝Ｉ0ｓｉｎ2（２α ）／４
欲使Ｉ为最大，则需使２α ＝90°，即α ＝45°
例3：有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振化方1向2
相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后
例1：有一束自然光和线偏振光组成的混合光，当它通过偏振片10
时改变偏振片的取向，发现透射光强可以变化7倍。试求入射 光中两种光的光强度各占总入射光强的比例。
解：设入射光的光强为I0,其中线偏振光的光强为I01,自然光的光 强为I02.在该光束透过偏振片后，其光强由马吕斯定律可知：
I

I01 cos2
P2以转动,P2,P3的偏振化方向的夹角=/2-t
I3

I2
cos 2


I0 2
cos2 t sin
2 t
I 0 (2 sin t cost)2 I 0 sin 2 2t I 0 (1 cos 4t)
第二块偏 振片以恒定角速度绕光传播的方向旋转，如图
所示。设入射自然光的光强为I0。试证明：此自然光通过
这一系统后，出射光的光强为I=I0(1-cos4t)/16.
解:经过P1,光强由I0变为I0/2 I0
I
P2以转动,P1,P2的偏振化
方向的夹角=t
I2

I0 2
cos2
t
p1
p2 p3
3. 马吕斯定律
透过光振幅 A 是入射振幅 Ao 在透光轴上的投影，即
A A0 cos
二向色性
起偏器和检偏器

A0 cos
则透过的线偏振光的光强 I 与 入射线偏振光光强 Io 的 6
关系为
I I0 cos2 …. 马吕斯定律
式中α为入射光振动方向与透光轴的夹角。
应用：立体电影=
自然光以起偏角 i0 入射时，反射光皆 为振动方向垂直入射面的线偏振光，总 的反射光强增大，而折射光也近似成为 完全线偏振光。
2）. 偏振滤光镜
玻片堆
在水边照相时，水面的反射光很强，因是偏振光，用偏振 镜减少入射光。
Βιβλιοθήκη Baidu
3）. 测量不透明介质的折射率，如珐琅，釉质等
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拍摄玻璃窗内的物体时，用偏振片 去掉反射光的干扰