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1、光的偏振光的偏振 polarization of light一、光的偏振性一、光的偏振性 polarized property of light1、纵波：、纵波：波的振动方向与波的传播方向相同波的振动方向与波的传播方向相同2、横波：、横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直波的振动方向与波的传播方向相互垂直3、偏振、偏振：振动方向对于传播方向的不对称性：振动方向对于传播方向的不对称性4、只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象。是区别于纵波的明显标志。是区别于纵波的明显标志。12-1212-12 自然自然光光和和偏振偏振光光7、振动面、振动面(plane of vibration)电矢量与传播
2、方向所构成的平面称为振动面电矢量与传播方向所构成的平面称为振动面5、光波是横波、光波是横波(transverse wave)，光矢量光矢量（light vector）电矢量电矢量6、平面偏振光（又称线偏振光）、平面偏振光（又称线偏振光）plane polarized light(linear polarized light)在光的传播过程中电矢量的振动只限于某一确定的平面内在光的传播过程中电矢量的振动只限于某一确定的平面内8、平面偏振光的图示平面偏振光的图示E播播传传方方向向振振动动面面面对光的传播方向看面对光的传播方向看二、自然光与偏振光二、自然光与偏振光 Natural light and
3、 polarized light 1、自然光自然光 natural light（非偏振光非偏振光 unpolarized light)普通光所发出的光一般是自然光，不能直接观普通光所发出的光一般是自然光，不能直接观察到偏振现象。察到偏振现象。2、原因、原因 普通光源所发出的光普通光源所发出的光,波列之间是相互独立的，波列之间是相互独立的，没有固定的关联（相位、振动方向、振幅、波列长没有固定的关联（相位、振动方向、振幅、波列长短等），按统计原理，无论哪一方向的振动在各方短等），按统计原理，无论哪一方向的振动在各方向上的分布是对称的，振幅也可看成是完全相等的向上的分布是对称的，振幅也可看成是完全相
4、等的（统计平均），这种光称为自然光。（统计平均），这种光称为自然光。没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解Ex 和和 E y无固定关系无固定关系:它们是彼此独立的振动它们是彼此独立的振动,自然光总光强自然光总光强 E yEx3、自然光可以分解为两束等振幅的、自然光可以分解为两束等振幅的、振动方向互相垂直的、不相干的光（线偏振光）。振动方向互相垂直的、不相干的光（线偏振光）。自然光的分解自然光的分解三三、部分偏振光部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光部部分分偏偏振振光光可可分分解解为为两两束束振振动动方方向向相相互互垂垂直直的的、不不等等幅幅的、不相干的线偏振
5、光。的、不相干的线偏振光。图示：图示：自然光自然光 线偏振光：线偏振光：部分偏振光：部分偏振光：12-1312-13 起偏和检偏起偏和检偏 马吕斯定律马吕斯定律一、一、起偏起偏 起偏的原理起偏的原理：利用某种光学的不对称性利用某种光学的不对称性 偏振片偏振片从自然光获得偏振光叫从自然光获得偏振光叫“起偏起偏”，相应，相应的的光学器件叫光学器件叫“起偏器起偏器”。偏振片偏振片是是利用晶体的二向色性起偏。利用晶体的二向色性起偏。（对某一方向的光振动有强烈吸收）（对某一方向的光振动有强烈吸收）偏振片偏振片（Polaroid）1928年一位年一位19岁的美国大学生岁的美国大学生（E.H.Land）发明
6、的。发明的。通常用通常用P表示。表示。例如，把硫酸碘奎宁的针状粉末有序地例如，把硫酸碘奎宁的针状粉末有序地 蒸镀在透明的基片上。蒸镀在透明的基片上。非偏振光非偏振光线偏振光线偏振光光轴光轴电气石晶片电气石晶片 偏振片的起偏偏振片的起偏非偏振光非偏振光I0线偏振光线偏振光 IP偏振化方向偏振化方向(透振方向透振方向)二、马吕斯定律二、马吕斯定律 线线偏振光偏振光I1I2PP E1 E2=E1cos 马吕斯定律马吕斯定律（18091809）消光消光线线偏振光经过偏振片前后的光强关系偏振光经过偏振片前后的光强关系三、检偏器三、检偏器(analyser)：用来检验平面偏振光的偏振片。偏振片既可以作起用
7、来检验平面偏振光的偏振片。偏振片既可以作起偏器又可以作检偏器。偏器又可以作检偏器。设入射光可能是自然光、线偏振光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？或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？I?P待检光待检光思考：思考：I 不变不变？是什么光？是什么光 I 变，有消光变，有消光？是什么光？是什么光 I 变，无消光变，无消光？是什么光？是什么光 例例题题12-16 12-16 用用两两偏偏振振片片平平行行放放置置作作为为起起偏偏器器和和检检偏偏器器。在在它它们们的的偏偏振振化化方方向向成成30300 0角角时时，观观测测一一光光源源，又又在在成成60600 0角角时时
8、，观观察察同同一一位位置置处处的的另另一一光光源源，两两次次所所得得的的强强度度相相等等。求两光源照到起偏器上光强之比。求两光源照到起偏器上光强之比。解解 :令令I I1 1和和I I2 2分别为两光源照到起偏器上的光强。分别为两光源照到起偏器上的光强。透过起偏器后，光的强度分别为透过起偏器后，光的强度分别为I I1 1/2/2和和I I2 2/2/2。按照马按照马吕斯定律，透过检偏器后光的强度为吕斯定律，透过检偏器后光的强度为所以所以但按题意但按题意即即1.制成偏光眼镜，可观看立体电影。制成偏光眼镜，可观看立体电影。可以避免可以避免对方对方汽车灯光的晃眼汽车灯光的晃眼。偏振片的应用2.若在所
9、有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成地面成4545 角、且向同一方向倾斜的偏振片，角、且向同一方向倾斜的偏振片，3.3.在拍摄玻璃窗内的物体时，在拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰去掉反射光的干扰未未装偏振片装偏振片装偏振片装偏振片布儒斯特角布儒斯特角反射光反射光 垂直入射面振垂直入射面振动的成分多。动的成分多。折射光折射光？部部分分偏偏振振光光12-14 反射和折射光的偏振反射和折射光的偏振反射光只有反射光只有垂直于入垂直于入射面的光矢射面的光矢量。量。由由 有有布儒斯特定律布儒斯特定律 (1812(1812年年)互余互余空气空气玻璃玻璃玻璃玻璃空气空
10、气 =-423350.100.1 18 5600.150.1 1b1btanitani平行玻璃板上表面平行玻璃板上表面反射光是线偏振光反射光是线偏振光.？注意：上表面的折射角注意：上表面的折射角等于下表面的入射角等于下表面的入射角 通常玻璃的反射率只有通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要以反左右，要以反射获得较强的线偏振光，你有什么好主意？射获得较强的线偏振光，你有什么好主意？下表面的反射光是下表面的反射光是否也是线偏振光？否也是线偏振光？！=二、玻璃片堆起偏和检偏二、玻璃片堆起偏和检偏 1.1.起偏起偏当当i=iB B时时自然光从空气自然光从空气玻璃玻璃iB(接近线偏振光接近线偏振光)2.检
11、偏检偏玻璃片堆玻璃片堆i0i0i0i0i0例题、例题、三种透光媒质三种透光媒质、，迭放次序为，迭放次序为在上，在上，在在中间，中间，在下。折射率为在下。折射率为n1=1.33，n2=1.50，n3=1。自然光从自然光从媒质媒质中入射，若中入射，若，界面的反射光为线偏振光，入射角界面的反射光为线偏振光，入射角i=，此时，媒质此时，媒质，界面的反射光是界面的反射光是 光。光。例题、例题、自然光由空气入射至薄膜表面，如入射角为自然光由空气入射至薄膜表面，如入射角为 ，观察反射光是完全偏振光，则折射角为，观察反射光是完全偏振光，则折射角为 ，反射光与折，反射光与折射光的夹角为射光的夹角为 ，膜的折射率，膜的折射率n 。