光的偏振10.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,13,章 光的偏振,光的偏振（又称极化）现象说明光（电磁波）是横波,当 和 平行时，光最亮,当 和 垂直时，光最暗,13.1,光的五种偏振状态,在空间某定点垂直于光传播方向的平面,内，光矢量可能有各种不同振动状态，这种,振动状态称为,偏振状态,。,一、偏振光,单色平面谐波沿,Z,轴传播，其光矢量,是在,X,、,Y,平面内振动。,特殊限制：,两频率相同垂直方向的振动的合成轨迹为：,（,1,）,1,、线偏振光,此表明 的端点描绘的轨迹是,直线；具有这种特点的光，称,线偏振光,。,m,为偶数,m,为奇数,讨论,E,播,传,方,向,振,动,面,面对光的传播方向看,线偏振光的表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,2,、圆偏振光,此表明 的端点描绘的轨迹是圆；,具有这种特点的光，称,圆偏振光,。,3,、椭圆偏振光,光矢量端点的轨迹是椭圆，称为,椭圆偏振光,。,正椭圆,斜椭圆,右旋圆,偏振光,右旋椭圆,偏振光,y,y,x,z,传播方向,/2,x,某时刻左旋圆偏振光,E,随,z,的变化,E,0,综上所述，振幅成正比、相位差恒定的两,相互垂直的线偏振光合成后仍然是偏振光。,两线偏振光,是由 决定的,二、自然光,各个方向振动几率相等，且各方向振动,的振幅、相位均无关联的光叫做,自然光,。,自然光可看做是：,1,）沿各方向的振动概率相等，且各方向的,振幅、相位互无关联的光；,2,）由两垂直的、振幅相等的、彼此独立的,线偏振光合成的光。,自然光的表示,三、部分偏振光,既有自然光，又有偏振光，这种光称为,部分偏振光,表示偏振光光强,表示自然光光强,则部分偏振光的光强,偏振度,当,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,13.2,起偏和检偏,一、偏振片的起偏和检偏,偏振片是一种使自然光变为线偏振光的偏光元件,把偏振片允许通过的光矢量方向称,透光方向,或偏振化方向,。,用来从自然光获得线偏振光的器件称为,起偏器,；,用来检验入射光是否为线偏振光的器件称为,检偏器,。,自然光,线偏振光,起偏器,检偏器,2,、检偏,转动检偏器，看到出射光由亮变暗，又由,暗变亮，转动一周，有两次极大，两次光,强极小。（光强极小为零称为,消光现象,),1,.,起偏,起偏的原理,：,利用某种光学的不对称性,偏振片,微晶型,分子型,x,y,z,z,线栅起偏器,入射,电磁波,起偏：,从自然光获得偏振光,起偏器,:,起偏,的光学器件,非偏振光,线偏振光,光轴,电气石晶片,不同偏振光入射到偏振片时，,旋转偏振片，透射光强的变化：,入射光,自然光,旋转偏振片,光强为入射光强的,1/2,，,光强不变,部分偏振光,光强周期性变化，从,没有消光现象,圆偏振光,光强为入射光强的,1/2,，,光强不变,椭圆偏振光,光强有极大、极小变化，但没有消光现象,线偏振光,光强有极大、极小变化，,有消光现象,透射光强的变化,结论：用一个偏振片只能检验出线偏振光,二、马吕斯定律,A,（,起偏）,B,（,检偏）,光透过第二个偏振片后的光强：,马吕斯定律,A,的透光方向和,B,的透光方向平行时：,光强最大,；,A,的透光方向和,B,的透光方向垂直时：,光强最小,。,B,（,检偏）,三、反射和折射时的偏振,1,、规律,当自然光入射到两种不同介质的分界面,时，在一般情况下，反射光和折射光都,分别是不同的部分偏振光。,对反射光，垂直入射面,的振动成份多于平行入,射面的振动成份；,对折射光，垂直入射面,的振动成份少于平行入,射面的振动成份；,n,1,n,2,i,i,r,自然光反射和折射,后产生部分偏振光,2,、布儒斯特角,反射光变为完全线偏振光，只有垂直于入射面的振动,(S,分量,),，这时的入射角,i,0,称为,布儒斯特角,。,n,1,n,2,i,0,i,0,r,0,线偏振光,S,起偏振角,i,0,布儒斯特角,或,起偏角,i,0,+,r,0,=90,O,由,有,布儒斯特定律,(1812,年,),3,、完全偏振光的获得,（,1,）玻璃片堆,（,2,）激光器的布儒斯特窗口,若,n,1,=1.00(,空气,),，,n,2,=1.50(,玻璃,),，则：,13.3,光的双折射,一、光的双折射现象,当一束光射入各向异性介质,（,如方解石晶体）中,时，在介质内部分成两束折射光，这现象就叫做,双折,射现象。,实验表明：两束折射线中的一束始终遵守折射定,律，此束光称为,寻常光（,O,光）,O,光在中晶体中传播,是各向同性的；而另一束折射光不满足折射定律，这,束光称,非寻常光（,e,光）,；,e,光在晶体中传播时是各向,异性的。,O光,e光,寻常光,非寻常光,O,光在晶体中沿各个,方向传播的速度相同；,e,光在晶体中沿各个方,向的折射率不同，传,播速度也不同。,产生双折射现象的原因是由于晶体对,o,光,和,e,光具有不同的折射率。即,o,光和,e,光在,晶体中的传播速度不同。,e,o,n,1,n,2,i,r,o,r,e,(,各向异,性媒质,),自然光,o,光,e,光,实验发现：,O,光和,e,光都是线偏振光，,且振动方向互相垂直。,1,.,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,),A,B,光轴,102,光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴,。,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,二、晶体的光轴、主平面、主截面,2,.,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。,e,光,光轴,e,光的,主平面,o,光,光轴,o,光的,主平面,主截面,：,晶体表面的法线与晶体光,轴构成的平面。,三,.,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。,v,o,t,光轴,光轴,v,e,t,v,o,t,o,光,:,e,光,:,n,0,，,n,e,称为,晶体的主折射率,正晶体,:,n,e,n,o,负晶体,:,n,e,v,e,),负晶体,(,v,o,v,e,),子波源,(,e,o,),四,.,单轴晶体中光传播的惠更斯作图法,(,e,o,负晶体,),1.,光轴平行晶体表面，自然光垂直入射,e,o,e,o,光轴,晶体,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,晶体,光轴,i,r,0,r,e,o,o,t,e,t,e,o,e,c,t,3.,光轴与晶体表面斜交，自然光垂直入射,o,e,晶体,光轴,e,方解石,光轴,o,e,o,此时,e,光的波面不再与其波射线垂直了,