光的偏振(偏振光)

I
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五、布儒斯特定律 ）、现象 一）、现象 自然光入射在两各向同性介质表面 观察反射光 折射光线的偏振状态
i
n1 n2
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现象： 现象： 1.一般入射角的情况 一般入射角的情况 反射光 折射光都是部分偏振光 折射光都是部分偏振光 反射光中
n1 n2
i
垂直入射面振动占优 折射光中 平行入射面振动占优
形象说明偏 振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城门
4
自然光、线偏振光、 二、自然光、线偏振光、部分偏振光 1. 线偏振光
u u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 也叫面偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
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• 一个原子一次发光一定是偏振光 • 如何得到可实用的线偏振光呢 如何得到可实用的线偏振光呢? 光源－－如外腔式激光器 特殊光源－－如外腔式 特殊光源－－如外腔式激光器 更多的途径是从普通光源中获取 更多的途径是从普通光源中获取 • 普通光源的偏振态 通常是自然光和部分偏振光
§13.5
光的偏振性
光的横波性与偏振现象 偏振光 起偏和检偏 马吕斯定律 布儒斯特角
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一、横波与偏振现象 横波
u x
纵波
u x
对传播方 向对称
E
对传播方 向不对称
只有横波有偏振现象 而纵波无偏振问题 机械横波 的检验
A
B
若振动方向平行AB 若振动方向平行 通 若把AB旋 若把 旋900 不通 则
2
6
2．自然光 ． 普通光源发光： 普通光源发光： 无穷次的发光 在人们观察的时间内 有无穷次的发光 人们观察到的将是： 按统计的观点 人们观察到的将是： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等 各个振动方向的强度相等 光矢量具有轴对称性 光矢量具有轴对称性
偏振片
自 然 光
偏 振 化 方 向
线
偏
振
光
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三、检偏 1. 装置
偏振片 入射光 出射光
观察出射光 强的变化
该偏振片称检偏器 该偏振片称检偏器
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入射光
出射光
观察出射光强 的变化 光强变化
A
2.检验 检验
入射光 线偏振
Imax Imin = 0 消光
入射光
自然光
I
入射光 部分偏振
不变
Imax Imin ≠ 0
如何检验光的横波性呢？ 如何检验光的横波性呢？ 光矢量对传播方向的偏振 性 在与物质的作用过程 中 一定有所反映 首先---用偏振片检验 首先---用偏振片检验 --通光方向
偏振片 大分子物质 对振动方向反映 出吸收系数不同 吸收系数不同
P
通 不通
通光方向或 偏振化方向
3 演示 两个偏振片
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
偏振片特点：只允许通过电振动沿 偏振片特点：只允许通过电振动沿 电振动 透振方向的光
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乱
是各个振动 的无规混杂
y
x
Ax = Ay
在实际应用中将光矢量分解为两个 无确定位相关系\振幅相等 振幅相等\垂直 无确定位相关系 振幅相等 垂直 光振动 视研究的问题决定如何取坐标轴 如在从自然光中获取偏振光时 偏振片的通光方向就是首选的坐标轴 图示
各个方向振动全有
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y 或x
3.部分偏振光 部分偏振光 本质上同自然光 但显示出某个方向的振动较强些
n2 i0 = tg n1
−1
i0 i0
平行入射面的光振动全透过 这就是布儒斯特定律
n1 n2
r0
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例：偏光镜头
橱窗设计
立体电影
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（C） （A） 玻璃门表面的 玻璃门表面的 反光很强 （B） 用偏光镜减弱 用偏光镜减弱 了反射偏振光 用偏光镜消除了 用偏光镜消除了 消除 反射偏振光 使 玻璃门内的人物 清晰可见
用偏振片检验
Ay
Ax
通光方向
Ax ≠ Ay
图示
分量占优 分量占优
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从实用的角度
必须解决两 必须解决两大问题 第二 如何从普通光 源中取得偏振光： 源中取得偏振光：起 偏 三个基本途径 原理： 原理： 偏振片 布儒斯特定律 双折射
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第一 如何判别光源 的偏振态:检偏 的偏振态 检偏 偏振光的检验
三、起偏 第一种从普通光源中获取偏振光的方法 第一种从普通光源中获取偏振光的方法 利用偏振片（二向色性） 利用偏振片（二向色性）可以获取偏振光
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2.特殊入射角的情况 特殊入射角的情况
n2 入射角满足 i0 = tg 起偏角或 (起偏角或布儒斯特角 ) n1
−1
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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i0 i0
n1 n2
r0
）、布儒斯特定律 二）、布儒斯特定律 光在两各向同性介质表面入射时 如果入射角与两介质折射率存在下述关系
P1
S
I0
理想偏振片
I0 I= 2
该偏振片可以从自然光中取得偏振光 所以 称为起偏器
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思考1： 思考 ： 两个正交偏振片中间再加一个偏振片 将出现什么现象？ 将出现什么现象？
P
A
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思考2： 思考 ： 光强为I 的一束自然光,依次通过三个偏振片 依次通过三个偏振片P 光强为 0 的一束自然光 依次通过三个偏振片 1 、P2 、P3 已知P 已知 1 和 P3 的偏振化方向相互垂直 且偏振片无吸收 设P1 和P2 的偏振化方向的夹角为θ 若以入射光为轴旋转P2 则通 的偏振化方向的夹角为 若以入射光为轴旋转 为 时 有最 过这三个偏振片后的光强Ｉ是______ 当θ为______时 I有最 大值______ 大值 P1 自然光 I 0 P2 P3
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总结
• • • • • 横波—偏振现象 偏振片 自然光 偏振光 部分偏振光 马吕斯定律 布儒斯特角
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四、马吕斯定律 偏振光通过偏振片后的光强 线偏振光通过偏振片后的光强
线偏振光
通光方向
α
I0
I =？
y A α A0 ⊥
x
A⊥ = A0 cosα
2 I = A0 cos2 α
I = I 0 cos α
2
反映光矢量对传播方向不对称
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光强I 的自然光通过偏振片后光强变为多少? 光强 0的自然光通过偏振片后光强变为多少