大学物理第13章光的偏振

I0
P

I
A0 A=A0cos
A
1 2 1 2 I A A0 cos2 2 2
I=I0
cos2
考虑其 他损耗
I = I0 cos2
= IM cos2
：损耗系； IM：旋转P，观察到的最大光强。
2018/11/11 DUT 余 虹 7
P1 P2
P1
P3
P2
In = 0 P = 1 —— 偏振光
2018/11/11
DUT 余 虹
5
13.2 起偏与检偏
一、偏振片的起偏与检偏
2I 0
I0
I I0
P 1// P2
P1 起偏器
2I 0
I0
P2 检偏器
I0
P1 P2
返回2
6
一般情况下 I =？
2018/11/11 DUT 余 虹
二、马吕斯定律
玻璃片堆
I
Im
IM
如何检验 偏振度？
IM Im IP P IP In IM Im
2018/11/11 DUT 余 虹
返回26
11
例题：画出下列图中的反射光、折射光以及
它们的偏振状态。
n1 n2
n1 n2
ib
n1 i b n2
n1 n2
2018/11/11
n1 n2
ib
n1 n2
12


I0 I0 2 2 cos sin 2 8
2018/11/11 DUT 余 虹
45o
13
13.3 光的双折射
一、双折射现象 各向同性媒质：在其中传播的
光，沿各个方向速度相同。 各向异性媒质：在其中传播的光， 沿不同方向速度不同。 石英、方解 石、水晶、玉石……
双 折 射 现 象
n1 sinib n2 sini2
n2 tg ib n1
DUT 余 虹
折射光——？
2018/11/11
布儒斯特 定 律
9
已知：平行玻璃板上表 面反射光是偏振光.
问：下表面的反射光 是否也是偏振光？
n2 tg ib n1
n1 tg ib = ？ ！ n2
n1
n2
ib
ib
注意：上表面的折射角 等于下表面的入射角
2、部分圆偏振光
3、部分椭圆偏振光 返回2
2018/11/11
DUT 余 虹
2
1、线偏振光 （平面偏振光）
E
2、椭圆偏振光和圆偏振光
u

2018/11/11
DUT 余 虹
3
3、自然光
X
特点： （1）在垂直光线的平面内，光 矢量沿各方向振动的概率均等.
Y
Z u
I Ix Iy
2018/11/11
第13章 光的偏振
13.1 光的偏振状态 13.2 起偏与检偏 13.3 光的双折射 13.4 椭圆（圆）偏振光 13.5 偏振光的干涉
13.6 旋光效应
2018/11/11 DUT 余 虹 1
13.1 光的偏振状态
1、线偏振光
自然光
偏振光
2、圆偏振光
3、椭圆偏振光 1、部分线偏振光
自然光+偏振光= 部分偏振光
···· ·e 玻璃
n 1.655
o
吸收涂层
可以由
n sini1 ne sini2
计算出e 光的 全反射临界角
ne sin ic n
2018/11/11
ic 64o 73o
DUT 余 虹 17
2、沃拉斯顿棱镜（偏光分束镜 ）
方解石 no > ne
注意：光在两块方解石
中都是垂直光轴传播。
折射角小于入射角
Z
前 一 半
Z
2018/11/11
e光 o光
n
n
后 一 半
o光 e光
折射角大于入射角
DUT 余 虹 18
3、二向色性晶体
对o 光和e 光的吸收有很大差异。 1mm厚的电气石可 将 o 光吸收净， e 光却有剩余 —— 可 制成偏振片。
n3 n1
n1 sinib n2 sinib o ib ib 90 n1 cosi b n2 sinib
通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要以反 射获得较强的偏振光，你有什么好主意？
2018/11/11 DUT 余 虹 10
ib
I IP In
In IM IP In 2 Im 2 IM Im IP I M Im I P In
P3既不与P1 垂直，也不与P2垂直。自然光连续 通过三个偏振片后光强不为零。你能说明为什 么吗？
2018/11/11
DUT 余 虹
8
三、反射和折射光的偏振


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布儒斯特角
偏振光
n1
n2

i 1

n1
n2
ib
i2


部 分 偏 振 光
反射光—— 垂直入射面振 动的成分多。
ib i2 90o
（2）可以看成由两个振动方向 相互垂直，振幅相等，互不相 干线偏振光的叠加。

1 Ix Iy I 2
DUT 余 虹 4
4、部分偏振光

偏振度

Io— 总 光强
IP — 偏振光的光强 In—自然光的光强
IP IP P Io In I P
IP = 0 P = 0 —— 自然光
DUT 余 虹
例题
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 P2 P3
P1
I1
P2
I2
P3
I3=I0/8

I0 I1 2
I 2 I1 cos 2 2 I 3 I 2 cos2 I sin 2 2
主截面— 由晶体的光轴与表面法线决定。 主平面 — 由光轴与光线决定。
Z
o
2018/11/11
o光振动 垂直于o光的主平面。 e光振动 平行于 e光的主平面。
e
当入射面和主截面重合时o光、
e光的主平面、主截面三者重合。
DUT 余 虹 15
三、主速度、主折射率
Z
沿光轴方向e、 o光速度相同
Z
正 晶 ve 体
v0
ve
vo
负 晶 体
vo、ve 称晶体的主速度，相应的
折射率no、ne 称晶体的主折射率.
2018/11/11 DUT 余 虹 16
四 、利用双折射获得线偏振光
1、 格兰─汤姆孙棱镜 （偏光镜）
73o
no 1.658 ne 1.486
Z
方解石
o 光几乎不改变方向； e 光在方解石界面上 全反射后被吸收。
2018/11/11
o
e
n1 sini1 n2 sini 2
遵守— 寻常光（o）— no
不遵守—非常光（e）— n
注意：寻常、非常指光在折射时 是否遵守折射
定律，o光、e光也只在晶体内部才有意义。 返回2
DUT 余 虹 14
二、光轴 主平面 主截面
光轴 — 晶体中的方向， 沿此方向o、e光速 度相同—无双折射。 单光轴晶体：石英、方解石 双光轴晶体：云母、黄玉…