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第5章 光的偏振 光学基础 课件 (第四版,姚启钧)

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《光学教程》(第四版,姚启钧原著)课件

《光学教程》(第四版,姚启钧原著)课件
光的本性----光是什么 光的本性----光是什么 光的传播、发射、接收等规律 光和物质相互作用----吸收、散射、色 光和物质相互作用----吸收、散射、色 散和光的机械作用，光的热、电、化 学和生理效应 光在生产和社会生活中的应用
8
二、光学的重要性
年轻而古老：光缆、光盘等——远古到现代 年轻而古老：光缆、光盘等——远古到现代 基础加应用：力、热、电、光——工业、农 基础加应用：力、热、电、光——工业、农 业、军事、天文学、医学、电 子学、材料科学、化学、生物、 通信等 理论与实验：张量、卷积、相关、δ 理论与实验：张量、卷积、相关、δ函数、 傅氏变换——普通光学实验、 傅氏变换——普通光学实验、 近代光学实验、现代光学实验等
5
⑤ 傅立叶光学：光学傅立叶分析、傅立 叶变换等。 ⑥ 激光光谱学：物质微观结构及分子运 动规律的分析等。 ⑦ 非线性光学：光学介质与强光的相互 作用。 瞬态光学、光纤通信、光信息存储、 受激拉曼散射、受激布里渊散射、飞秒激 光……
6
绪论 Introduction
0.1光学的研究内容和方法 0.1光学的研究内容和方法 一、光学的研究内容
2
编排特点
波动光学：第1章 光的干涉、第2章 光 ：第1 光的干涉、第2
的衍射、第5 的衍射、第5章 光的偏振 几何光学：第3章几何光学的基本原理、 ：第3 第4章 光学仪器的基本原理 光与物质间的相互作用：第6章 光的 ：第6 吸收、散射和色散 量子光学：第7章 光的量子性 ：第7 现代光学：第8章 现代光学基础 ：第8
18
因此，到十九世纪中叶，光的波动理 论战胜了微粒学，而牢固的建立起来了。 惠更斯的旧波动理论的弱点和微粒理 论一样，它们都带有机械论的色彩，认为 光是一种弹性波，这样就必须臆想一种特 殊的弹性媒质----以太充满空间。为了不与 殊的弹性媒质----以太充满空间。为了不与 观测事实相抵触，以太必须具有极其矛盾 的属性：密度极小和弹性模量极大，这不 仅在实验中无法证实，在理论上也行不通。

光学教程(姚启钧) 第5章 光的偏振-2

光学教程(姚启钧) 第5章 光的偏振-2

讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Δφ有关，分析几种特殊情形
Ex 2 E y 2 2Ex E y ( ) ( ) cos sin 2 Ax Ay Ax Ay
（1） Δφ=0或±2π的整数倍：
Ex 2 E y 2 2Ex E y ( ) ( ) 0 Ax Ay Ax Ay
Ex E y 2 ( ) 0 Ax Ay
光强不变为自然光
自然光
圆偏振光
自然光
线偏振光 光强变化且消光 圆偏振光
¼ 波片
旋转偏振片
25
光学教程—第五章
三、部分偏振光和椭圆偏振光的检定
(3)区分部分偏振光和椭圆偏振光（仍用1/4波片和检偏器）
部分偏 振光
部分偏 振光
光强变化无消光 部分偏振光 椭圆偏振光 线偏振光 光强变化且消光 椭圆偏振光
椭圆的一般方程
结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光 边长为2Ax、2Ay的矩形，椭圆与其内切 Ey Ex 在±Ax之间变化 Ay Ey在±Ay之间变化
E α -Ax O -Ay Ax Ex
椭圆主轴（长轴）与x夹角α 2 Ax Ay tg 2 2 cos 2 Ax Ay 15
光学教程—第五章
迎光传播方向观察 合矢量顺时针旋转，右旋偏振光 合矢量逆时针旋转，左旋偏振光
Ex Ax cos( t kz)
由
相隔1/4（ Δφ=π/2 ）周期 E y Ay cos( t kz ) 值的分析
sin 0
判据
左旋偏振光 右旋偏振光
20
sin 0
光学教程—第五章
14
光学教程—第五章
Ey Ex E cos 1 ( x ) 2 sin Ax Ax Ay 2Ex E y Ey 2 Ex 2 Ex 2 2 2 [1 ( ) ] sin ( ) cos cos ( ) Ax Ax Ax Ay Ay Ex 2 E y 2 2Ex E y ( ) ( ) cos sin 2 Ax Ay Ax Ay

光学课件 第五章偏振

光学课件 第五章偏振

布儒斯特定理（ 布儒斯特定理（Brewster）： ）：
n2 满足： 当入射角 i1 = i10满足： tgi10 = 时， n1 反射光与折射光垂直， 反射光与折射光垂直，且反射光为只有振动
方向垂直于反射面的线偏振光。 方向垂直于反射面的线偏振光。 问题：如何证明？ 问题：如何证明？
（玻璃）， 空气） 若 n1 =1.00 （空气），n2 =1.50（玻璃）， 则：空气 → 玻璃
·
·
·· ·· ··
垂直面的光 振动较强
平行面的光 振动较强
3、偏振度（degree of polarization） 、偏振度（ ） 偏振度： 偏振度：
Imax − Imin P= Imax + Imin
Imax —部分偏振光某一时刻沿 某一方向上具有的能量 最大值
Imin —部分偏振光某一时刻沿 某一方向上具有的能量 最小值
/ As1 sin i1 − i2 （ ） =− As1 sin i1 + i2 （ ）
A′ 1 sin i1 − i2 cos i1 + i2 （ ） （ ） A′ 1 cos i1 + i2 （ ） S P = • = × （ ） （ ） AS1 cos i1 − i2 AP1 sin i1 + i2 cos i1 − i2 （ ）
2、部分偏振光 、 自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分 自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分 偏振光。 部分偏振光可看成是自然光和线偏振 偏振光。 光的混合， 光的混合，天空中的散射光和水面的反射光 它可以分解如下： 它可以分解如下： 就是这种部分偏振光， 就是这种部分偏振光，
不相干 分解
表示法： 表示法：
玻璃 → 空气 1 .50 i 0 = tg = 56 ° 18 1 .00 − 1 1 . 00 ′ i 0 = tg = 33 ° 42 1 .50

《光学教程》姚启钧5

《光学教程》姚启钧5

I min
偏振度
I max I min P I max I min
布儒斯特定律
1813年
• 一般情况下，反射光为垂直（于入射 面）分量强于平行分量的部分偏振光。
i1
i2
n1 n2
•当反射线垂直于折射线时，反射光成为 线偏振光，且其振动矢量垂直于入射面。
A p1
tg (i1 i2 ) Ap1 tg (i1 i2 )
第五章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
光的偏振
Polarization of Light
自然光与偏振光 线偏振光与部分偏振光 光通过单轴晶体时的双折射现象 光在晶体中的波面 光在晶体中的传播方向 偏振器件 椭圆偏振光和圆偏振光 偏振态的实验检验 偏振光的干涉
5.10 光弹性效应和电光效应 5.11 线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转 5.12 偏振态的矩阵表述 琼斯矢量和琼斯矩阵
s1 s1 1 2 1 2
A p1
1 cos(i1 i2 ) As Ap1 As1 cos(i1 i2 )
Ap1 As1 （自然光的轴对称性）
讨 论
if i1 0 or i1 90o
A As1 p1
i1
i2
——反射光为自然光
n1 n2
if i1 0 or i1 90o cos(i1 i2 ) cos(i1 i2 )
sin i2 2 sin 2 i2 Ap1 Ap1 Ap1tgi2 cosi2 sin2i2
1 2 1 p1 1 2 1 2 1 2 1 2 1
2
2
A sin( i i ) A 而： 若不考虑其方向( 即“ 、 ”号 ). i2 ) cos (i1 s1 i ) i ) 1 A sin (i1sin( As i2 As1 cos(i1 i2 ) A cos(i i ) A p1 sin 2 A (i1 i1 s1 s1 (5 4). 2) Ap1 As1 cos(i1 i2 ) （不考虑符号）

《光的偏振》课件

《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。

光学第5章光的偏振4PPT课件

光学第5章光的偏振4PPT课件
光学第5章光的偏振4ppt 课件
• 光的偏振概述 • 偏振光的基本性质 • 偏振光实验与观察 • 偏振光在生活中的应用 • 偏振光的未来发展与展望
01
光的偏振概述
光的偏振定义
自然光
没有偏振，光波的电矢量和磁矢 量在各个方向上的振动都相同。
完全偏振光
光波的电矢量和磁矢量只在某一 特定方向上振动。
偏振光在显示技术中的应用
液晶显示（LCD）
LCD显示器利用偏振光原理，通过控 制光线偏振状态来控制像素的亮暗， 实现图像显示。
3D电影技术
3D电影通过交替显示左右眼视角的偏 振光，让观众佩戴偏振眼镜来获得立 体视觉效果。
偏振光在光学仪器中的应用
偏振干涉仪
利用偏振光的干涉现象，可以测量光学元件的折射率、光学厚度等参数，广泛应用于光学计量和测试领域。
偏振光的应用
01
02
03
光学成像
利用偏振光可以消除或减 少某些散射光的干扰，提 高成像质量。
光学通信
在光纤通信中，利用偏振 光可以实现更高的信息传 输速率和更低的误码率。
光学传感
偏振光可以用于检测物质 的结构和性质，例如生物01
偏振光在光学和物理学中具有重 要的理论和应用价值。
偏振分束器
偏振分束器可以将入射的非偏振光分成两束振动方向相互垂直的偏振光，是光学实验和光学系统中的重要元件。
05
偏振光的未来发展与展望
偏振光在新型光学器件中的应用
偏振光在新型光学器件中具有广泛的应用前景，如光学晶体、光学纤维、 光子晶体等。这些新型光学器件利用偏振光的特性，可以实现高效的光 束控制、光信息处理和光通信等功能。
提供生物组织的结构和功能信息，有助于疾病的早期发现和治疗。 • 在地球科学领域，偏振光可以用于大气和海洋环境的监测和研究，如气溶胶、云雾和海洋表面等。这些研究有

光的偏振 课件

光的偏振 课件
象------在垂直于传播方向的平面上，只沿着一 个特定的方向振动的波叫波的偏振现象 .
2、只有横波才有偏振现象 3、纵波不发生偏振现象
(图一) (图二)
图一中是一列横波. 当这列横波穿过两个带有狭缝的木 板时, 狭缝的方向与波的振动方向相 同,这时横波可以穿过. 当我们将后一块木板旋转900以后,我 们发现这时横波就不能再通过了.我们 把这种现象称为横波的偏振现象.
通光方向 P
通
不通
形象说明偏 振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城 门
二、光源的偏振状态
1、线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
2、自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的 振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光 不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．
所以，光是一种横波．
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、 电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大 部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面 上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之 间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都 是偏振的，并且偏振方向互相垂直．
1、一般入射角的情况 反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中 垂直入射面振动占优 折射光中 平行入射面振动占优
2、特殊入射角的情况
入射角满足
i0
tg
1
n2 n1
1 ) 两光偏振状态 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直

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第五第章五光章的偏振
2021/2/17
1
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经偏振片P后透射光强最大为(=0º)
I1In 2Ip
偏振片转动60º(=60º)后透射光强为
Ip P
由题意I2 ，II 2 2 n I I1p /c 2o 26 即s 0 I 2nI 2 nI 4pI 4 pI2nIp/2
整理得 In Ip 1
偏振度
2021/2/17
IIm mina xI12nIn2Ip2 3In P,IIm maaxxIIm miinn23231122IInn
二. 起偏和检偏 1.起偏 从自然光获得偏振光叫“起偏”，相应的光学器
件叫“起偏器”。
2. 起偏的途径 利用某种形式的不对称性,如
(1)物质的二向色性， (2)反射和折射， (3)双折射, (4)散射， ….
3. 物质的二向色性起偏
二向色性：晶体对光振动选择吸收的特性。
如: 电气石对o 光和e 光的吸收有很大差异.
6
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《光学教程》第五版 姚启钧 第五章 光的偏振

《光学教程》第五版 姚启钧 第五章 光的偏振

主截面
d—波片厚度为
nod—— o光在波片中的光程 ned—— e光在波片中的光程
光程差：
= （no- ne）d
相位差：


2
no

ne
d

2k

1
2
2k 1
¼波片 ½波片(半波片)
a.自然光入射：
在任意两个垂直方向的分量无固定位相差 o 光和e 光无固定位相差 出射光为自然光
波片
y
Ae
Ax


Ao
光轴
P
Ae A
线偏振光
椭圆偏振光
Ao
d
光轴
Ao Asin
Ae Acos
通过厚为d的晶片，o、e光产生相位差：


no ne
d 2
一般情形--从晶片出射的两束光合成为一束椭圆偏振光。
特例----当 4（Ao Ae）， 且
, 3
5.3 单轴晶体的双折射
5.3.1寻常光和非寻常光
1.双折射现象
自然光
n1 i
自然光入射到各向异性介质中， 折射光分成两束的现象。
n2
各向异 性介质
ro
o
re e
2.寻常(o)光和非寻常(e)光
{ n1 sin i n2 sin ro
o o 光折射线在入射面内。
遵从折射定律
sin i const.
=0， = /2
Ex Ey
Ax
Ay
线偏振光
{ E
2 x
Ax2

E
2 y
Ay2
1
AxAy 椭圆偏振光

《光学教程》(姚启钧)第五章 光的偏振

《光学教程》(姚启钧)第五章 光的偏振

自然光
线偏振光
. . . .
起偏器 检偏器
.
光强变化！
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
.
光强变化！
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
两偏振片的偏振化方向相互垂 直时光强为零！
.
检偏器
光强变化！
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？
光的偏振
1 光的偏振性 绳波： 弹簧波:
v
声波：
v
按振动行为划分有横波和纵波两种方式
横波
纵波
横波----振动方向垂直于传播方向；如水波。有偏振性 纵波----振动方向平行于传播方向；如声波。无偏振性
Maxwell电磁波理论和实验表明，光波是横波。
电 磁 波 的 振 动 方 式 光除了有干涉和衍射现象外还有偏振现象 在干涉和衍射里，光波的振动是以标量形式来处理的，
1.0 ip tg 33.7 0. 1.5
1
.... ip ..
因此反射光中只有s分量.
透射光为部分偏振光.
.. .. i .. ..
p
反射起偏和透射起偏:
自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆(由二十多个玻璃 片组成)上,反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光.透射 光偏振度非常高,也可视为线偏振光,振动面平行于入射面.
u
E
左图中线段表示光振动平行于图面的线偏振 光, 点表示光振动垂直于图面.画出相同的点和线 段表示自然光,用来表示各个方向光振动几率相同.

大学物理第5章 光的偏振PPT

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。

光的偏振5.2[光学教程]第四版姚启钧高等教育出版社

光的偏振5.2[光学教程]第四版姚启钧高等教育出版社
（2）若入射光为部分偏振光，则透射光强会发 生变化，且出现两次最大和两次最小，但无消 光位置；
（3）若入射光为自然光，转动检偏器透射的光 强无变化。
8
例题5.2 P217 通过偏振片观察一束部分偏振光。当偏振片由对 应透射光强最大的位置转过60º时，其光强减为一 半，试求这束部分偏振光中的自然光和线偏振光 的强度之比以及光束的偏振度。 解：部分偏振光相当于自然光和线偏振光的叠加。 设自然光的强度为In， 线偏振光的强度为Ip，则部 分偏振光的强度为In＋Ip。
通过的很少。 这种特性称为二向色性
1
在天然的晶体中，电气石晶体具有最强的二向色性， 1mm厚的电气石可以把垂直光轴的光矢量全部吸收 掉，使透射光成为振动方向与其光轴平行的线偏振 光。
一般晶体的二向色性还与光波波长有关，因此，当 振动方向相互垂直的两束线偏振白光，通过晶体后 会呈现出不同的颜色，这也是二向色性这个名称的 由来。
则反射光为部分偏振光。
由此可见，当入射角为0或90时，入射自然光，反 射光仍然为自然光。入射角为其它角度时（全反射 时除外），反射光则为部分偏振光。
15
由菲涅耳公式：
rp

A' p1 Ap1

tg(i1 i2 ) , tg(i1 i2 )
当 i1 i2 900 时,
由于Ap1 0，则必有
(
3 2

1 2
)In
2
11
5.2.2 反射光的偏振态
当一束自然光在两种介质的界面上反射和折射 时，反射光和折射光的传播方向由反射和折射 定律决定。而反射光和折射光的振幅则由菲涅 耳公式决定。
rp

A' p1 Ap1

tg(i1 i2 ) , tg(i1 i2 )

现代光学基础课件：光学教程第5章-光的偏振

现代光学基础课件：光学教程第5章-光的偏振
天然晶体中，电气石（六角 形片状）具有最强的二向色 性
自然光 入射
线偏振 光出射
E∥光轴：
吸收很少 通过较多
E⊥光轴： 吸收较多 通过很少
1mm厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！
二、人造偏振片：
透明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成 为线偏振光。
透振方向：允许通过光矢量振动的方向。 透振方向
三、马吕斯定律 Law of Mulus 偏振片可作 起偏器：使自然光变成线偏振光
检偏器：鉴别自然光、线偏振光、部分偏振光
1、自然光通过起偏器的情形 若入射光为 I0，有出射光：
I
1 2
I0
2、设：P1 为起偏器， P2 为检偏器，通过P1 的光强为I，振幅
为A，求通过P2 的光强为Iθ
P1 和 P2 透振方向平行时： P1 和 P2 透振方向成θ角时： P1 和 P2 透振方向垂直时：
i
i
部分偏振光可视为一个平面偏振光和一个自然光的混合
部分偏振光的图示法：
··· · ·
//占优
········
⊥占优
偏振度
定义：
P0
P Imax I min I max I min
Imax：强度最大方向光强 Imin：强度最小方向光强
偏振度最小，自然光
0 P 1 部分偏振光
P 1
偏振度最大，线偏振光
▲ 自然光 natural （普通光源发光）
在垂直于光传播方向的平面内, 光振动在各个方向的几率相 同,没有那一个方向占更大优势.我们称这种光为自然光.
y
x
Ax Aix Ay Aiy
i
i
把自然光中所有方向的振动都投影到相互垂直的两个方向上，这
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第5章 光的偏振
Chap.5 Polarization of Light
1
► 电磁波是横波 ，电磁波是偏振 的。
► 光波是电磁波，光波也是横波， 光波是偏振的。观察到光波的偏振， 就说明光波的横波性。
► 光的五种偏振态 ：自然光、部 分偏振光、线偏振光、圆偏振光、 椭圆偏振光。45.1.2、自然光与偏振光
=
sin i 10 cosi 10
= tani10)
即：全偏振角的正切等于相 对折射率 n2 n1 - 布儒
斯特定律
17
5.2.3、透射光的偏振态
► 自然光以任意入射角入射时，折射后 从介质透射出来的光总是部分偏振光。
► 只是在以布儒斯特角入射时，电矢量 的平行分量是100%透过，这时透射光的偏 振度最高。
►讨论： ►① 在 i1
=
0 及 i1
=
90
o
时，有：A
p
1
A p1
=
A s1
A s1
又Q Ap1 = As1 (自然光的轴对称性）
\ A = A
p1
s1
即：反射光中电矢量的平行分量A 的值与 p1
垂直分量的值A 相等。反射光为自然光。
s1
14
② 当自然光以其它任何角度（除0°、90°
外）入射时，有
I + I max
min
► ① if：I max = I min , then : p = 0 ,
反射光是自然光. — 非偏振光
► ② if ：I min = 0 , then : p = 1,
反射光是线偏振光. — 偏振度最大的光，即
全偏振光
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► ⒋布儒斯特定律：
Q A p1 =tan ( i1 - i2) A p1 tan ( i1 + i2 )
当i1
+
i2
=
90o时，有
Ap1 A
=
0
，即Ap1
=
0.
p1
即：此时电矢量的平行分量完全不能反射，反射
光中只剩下垂直于入射面的分量，即反射光是
线偏振光。这个特殊的入射角称为全-偏振角布
儒斯特角，用
i
10
表示，
\
tan
i
10
=
n2 n1
(Qnn21
=ssiinnii210
= sinsi(9n0i1o-0i10)
cos( i 1
-
i) 2
=
cos( i 1
+
i) 2
sin( i1 + i2 ) cos( i1 - i2 )
sin( i + i )
1
2
sin( i1 - i2 )
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而：As1
=
-
sin(
i 1
-
i 2
)
A sin( i + i )
若不考虑其方向 ( 即“+、- ”号).
s1
1
2
\ Ap1 = As1 cos( i1 +i2 ) Ap1 As1 cos( i1 -i2 )
►利用菲涅耳公式给予，解释
Ap1,，As1
A(1) p2
,
A(1) s2
A(2) p2
,
A(2) s2
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由： A(1) p2
=
2sini2coi1s
，将
Ap1 sini1(+i2)cois1(-i2)
代入，得：
A(1) p2
=Ap1tani2
i1 =i10,i2 =π2-i10
同理：A p ( 2 2 )= A p ( 1 2 ) ti a 2 = A p n 1 ti a 2 ti a 1 n = 0 A n p 1 c i 1 t o 0 i a 1 = t 0 A n p 1
9
线偏振光的电矢量：
E=E x+E y =（A x±A y）co（s wt -kz）
x
y
0x
0y
10
►马吕斯定律：
► 偏振片的特点是只允许电振动沿透振 方向的光通过；自然光通过无吸收的理想 偏振片后其强度应减为原来的一半。
Q Ix = Iy =
I0 2
.
I0= Ix+ Iy
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► 如图：自然光通过偏振片 P1 后为振幅为A，方向平行于 P1的透 振方向的平面偏振光
►⒈ 反射光的偏振态
► 当一束自然光在两种介质界面上反 射和折射时，反射光和折射光的传播方 向由反射定律和折射定律决定，而其偏 振态则由电磁场的边界条件决定（菲涅 尔公式）：
Q
A p1
=
tan(i 1
-i ) 2
=
sin( i 1
+i ) 2
A p1
tan(i1 + i2 )
cos( i1 + i2 )
7
5.2 线偏振光与部分偏振光
5.2.1 、由二向色性产生的线偏振光
►二向色性： 是指有些晶体对不同方向振动的电矢量，
具有选择吸收的性质。如：电气石（晶体）、 聚乙烯醇片、硫酸碘奎宁晶体等。 ►偏振片：
只允许某一方向的电矢量的光通过，该方 向为偏振片的透振方向。
含有平行地排列起来的长链聚合物分子的 薄膜就是一偏振片。
自然光：具有在轴对称的各个方向上电矢 量的时间平均值是相等的这种特点的光称为自 然光。
它是由轴对称分布、无固定相位关系的大 量线偏振光集合而成的。即：它可以看作是两 个振幅相同、振动相互垂直的非相干的线偏振 光的叠加。
一般光源所发出的光，按统计理论，满足 上述要求，即一般光源所发出的光为自然光 。
5
P1
A P2
q Aq
► 光继续传播，通过与P1的透振方向成 角的偏振片P2时，只有过与偏振片P2的透 振方向平行的、振幅为 Aq的平面偏振光才 能透过。有：Aq =Acoqs
► 线偏振光通过检偏器后透射光强随q
角变化的规律：Iq = I cos 2 q 其中 I = A 2
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5.2.2、反射光的偏振态
Ax = Axi Ay = Ayi
由统计平均有： Ax = Ay
由: I = A2 , I = A2
x
x
y
y
得：: I = A2 + A2 = I + I ,
0
x
y
x
y
I x
=
I y
=
I0 2
.
6
线偏振光：光在传播过程中电矢量 的振动 只限于某一确定平面内（投影 为直线）。也叫平面偏振光。
振动面：电矢量和光的传播方向 所构成的平面。
cos(i1 + i2) < cos(i1 - i2 )
且：Q Ap1 = As1 , \ Ap1 < As1
即：反射光中电矢量的平行分量Ap1的值总 是小于垂直分量As1的值。 反射光为部分偏振光光
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► ⒉部分偏振 光的图示：
► ⒊偏振度P：P = Imax - Imin 偏振程度的量度.
► 讨论：
8
►透振方向：偏振片上能透过电矢量振动的方向。 ►起偏器：能以某种方式选择自然光中的一束线偏
振光，而摈弃另一束线偏振光的光学器件。用来 产生平面偏振光的器件。 ►自然光经过起偏器后可以转变成线偏振光。 ►检偏器：能够将偏振光以特殊的光强形式显现。 用来检验平面偏振光的器件 ►偏振片既可以用作起偏器，也可以用作检偏器