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1、 光的偏振态光的偏振态 偏振片和马吕斯定律偏振片和马吕斯定律 反射和折射时的偏振光反射和折射时的偏振光 光在晶体中的双折射光在晶体中的双折射 偏振光的干涉人工双折射和旋光现象主要内容：主要内容：光波为横波。光波为横波。偏振态偏振态光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态。光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态。EH光的传播方向光的传播方向光波中光矢量光波中光矢量(电场电场)的振动方向与光的传播方向垂直。的振动方向与光的传播方向垂直。15.1 光的偏振态光的偏振态表示法表示法：用两个独立的：用两个独立的(无确定相位关系无确定相位关系)、相互垂直、相互垂直的的等幅振动等幅振动来表示。来表示。圆点
2、圆点表示垂直于纸面的振动表示垂直于纸面的振动,短线短线表示平行于纸面的表示平行于纸面的振动。振动。一一.自然光自然光 偏振光偏振光由于原子发光的间歇性和无规则性，使得一般光源发由于原子发光的间歇性和无规则性，使得一般光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度取速度取0360内的一切可能的方向，且没有哪一个内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。方向占有优势。具有上述特性的光，称为自然光。完全偏振光完全偏振光(线偏振光、平面偏振光线偏振光、平面偏振光)的表示法：的表示法：完全偏振光完全偏振光:将自然光
3、中两个相互垂直的等幅振动之将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一一完全完全移去得到的光。移去得到的光。部分偏振光部分偏振光:将自然光中两个相互垂直的等幅振动之将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一一部分部分移去得到的光。移去得到的光。部分偏振光的表示法：部分偏振光的表示法：15.2 偏振片偏振片 马吕斯定律马吕斯定律一一.偏振片偏振片 偏振化方向偏振化方向：允许通过的光振动方向。常用箭头：允许通过的光振动方向。常用箭头“”表示。表示。1 偏振片偏振片:将硫酸碘金鸡钠霜晶粒定向排列并蒸镀将硫酸碘金鸡钠霜晶粒定向排列并蒸镀在透亮基片上在透亮基片上,就制成偏振片。就制成偏振片。特性特性:能吸取某一方向的
4、光振动而仅让与此方向垂能吸取某一方向的光振动而仅让与此方向垂直的光振动通过。直的光振动通过。偏振片偏振片偏振片偏振片自然光自然光Io线偏振光线偏振光2 2 起偏和检偏起偏和检偏起偏器：从自然光获得线偏振光的器件；起偏器：从自然光获得线偏振光的器件；检偏器：用于鉴别光的偏振状态的器件。检偏器：用于鉴别光的偏振状态的器件。起偏起偏:检偏：检偏：光强无变更的是自然光光强无变更的是自然光;以光传播方向为轴以光传播方向为轴,渐渐旋转检偏片渐渐旋转检偏片,视察透过偏视察透过偏振片的光振片的光,光强有变更光强有变更,但最小值不为零的是部分偏振光但最小值不为零的是部分偏振光;光强有变更光强有变更,但最小值为零
5、但最小值为零(消光消光)的是线偏振光。的是线偏振光。I=(Eocos)2=Iocos2 EoIo=Eo2Eocos I=Iocos2 是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。之间的夹角。证明：证明：二二.马吕斯定律马吕斯定律内容内容:强度为强度为Io的线偏振光，透过检偏片后的光强的线偏振光，透过检偏片后的光强(不考虑吸取不考虑吸取)为为 解解:设入射光中自然光的光强为设入射光中自然光的光强为I1，线偏振光的光强，线偏振光的光强为为I2，则透射光强，则透射光强即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1
6、:2。例题例题15.1 一束光是自然光和线偏振光的混合。通过一束光是自然光和线偏振光的混合。通过一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的一偏振片后，测得最大透射光强是最小透射光强的5倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。倍，求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。一般状况下一般状况下,反射光和折射光都是部分偏振光：反射光和折射光都是部分偏振光：在反射光中在反射光中,垂直振动多于平行振动垂直振动多于平行振动;在折射光中在折射光中,平行振动多于垂直振动。平行振动多于垂直振动。这里所说的这里所说的“垂直垂直”和和“平行平行”是对入射面而言的。是对入射面而言的。n1n2一一.由反射和折射获得偏振
7、光由反射和折射获得偏振光i15.3 反射和折射时间的偏振反射和折射时间的偏振 二二.布儒斯特定律布儒斯特定律n1n2rio1815年年，布布儒儒斯斯特特由由试试验验证明：证明：反射光成为反射光成为只有垂直振动只有垂直振动的的线偏振光线偏振光。角角io称为布儒斯特角称为布儒斯特角(或起偏角或起偏角)。当当入入射射角角是是某某一一个个特特定定角角io满足满足:n1n2rioio+r=90 由折射定律由折射定律,有有又又明显明显即即此时入射角此时入射角io和反射角和反射角r之和恰为之和恰为90(反射光线反射光线 折折射光线射光线)-布儒斯特定律的重要推论布儒斯特定律的重要推论 1.51.51.51.
8、01.01.01.0一束自然光以起偏角一束自然光以起偏角56.30入射到多层平板玻璃上。入射到多层平板玻璃上。三、玻璃片堆三、玻璃片堆目的：增加折射光的偏振化程度。目的：增加折射光的偏振化程度。空气空气1.5rio56.30在玻璃片下表面处的反射，其入射角在玻璃片下表面处的反射，其入射角33.70也正是光从玻璃射向也正是光从玻璃射向空气的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振动的偏振光。空气的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振动的偏振光。留意：布儒斯特角不同于全反射的临界角留意：布儒斯特角不同于全反射的临界角 而全反射而全反射:入射角入射角i i临临都是全反射。由于都是全反射。由于故只有故
9、只有n1n2才会发生全反射。才会发生全反射。n1n2rio 当且仅当当且仅当 时，反射光才是线偏振光。时，反射光才是线偏振光。且且n1n2或或n1 ve)负晶体负晶体(vo ve)子波源子波源4）依据）依据uo和和ue的大小关系，晶体可分为正晶体和负晶体的大小关系，晶体可分为正晶体和负晶体(1)光线斜入射，光轴与晶面斜交光线斜入射，光轴与晶面斜交晶面晶面方解石方解石eeoo下面下面以方解石为例，我们用作图法确定以方解石为例，我们用作图法确定o o光和光和e e光在光在晶体内的传播方向晶体内的传播方向(2)光线垂直入射，光轴与晶面平行光线垂直入射，光轴与晶面平行晶面晶面方解石方解石 ooee 五五.尼科耳棱镜尼科耳棱镜ACfg102 78 no=1.658n加加=1.55ne=1.486ACMN方解石方解石方解石方解石加拿大树胶加拿大树胶e光光(振动方向平行于主截面振动方向平行于主截面)尼科耳棱镜的主截面尼科耳棱镜的主截面77 90 22 48 68 光轴光轴s22 AMNC