高?；I(yè)課件第20章光的偏振(分析化學(xué))

1、第第20章章光的偏振光的偏振20-1 光的橫波性光的橫波性一一. 光的橫波性光的橫波性光是電磁波光是電磁波電矢量電矢量E 光矢量光矢量 (光振動光振動)光矢量光矢量E與傳播方向構(gòu)成的平面與傳播方向構(gòu)成的平面振動面振動面電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì): 電矢量垂直于傳播方向電矢量垂直于傳播方向.光具有橫波性光具有橫波性.E二二. 自然光自然光單個分子或原子某一瞬間發(fā)出的光波單個分子或原子某一瞬間發(fā)出的光波 光矢量光矢量E沿一定方向與波的沿一定方向與波的傳播方向相垂直傳播方向相垂直實際光源實際光源極多的原子或分子在發(fā)光極多的原子或分子在發(fā)光光矢量以極快的不規(guī)則的次序取所有可能的方向光矢量以極快的不規(guī)則的

2、次序取所有可能的方向光矢量光矢量E E在與光波傳播方向垂直在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)的平面內(nèi) , , 沿各個方向出現(xiàn)的機沿各個方向出現(xiàn)的機會均等會均等, ,且且E E的振幅均可看作完全的振幅均可看作完全相等相等. .xy 自然光中任一方向的自然光中任一方向的E振動都可分解成相互垂直方向上的振動都可分解成相互垂直方向上的兩個分振動兩個分振動. 由于自然光的光矢量在各個方向出現(xiàn)的幾率相同，且每個光由于自然光的光矢量在各個方向出現(xiàn)的幾率相同，且每個光矢量的振幅都可看作相等。矢量的振幅都可看作相等。自然光的表示法自然光的表示法xy疊加疊加 相互垂直相互垂直,振幅相等振幅相等,但彼此獨立的兩個分振動但

3、彼此獨立的兩個分振動.PP 自然光可分解為任意兩個相互獨立、等振幅、相互垂直自然光可分解為任意兩個相互獨立、等振幅、相互垂直的振動（線偏振光），且其中每一方向的振動具有自然光的振動（線偏振光），且其中每一方向的振動具有自然光總能量的一半?？偰芰康囊话搿Ｕ駝又辉谀骋还潭ǚ较蛘駝又辉谀骋还潭ǚ较蛉? .線偏振光線偏振光振動方向在紙面內(nèi)振動方向在紙面內(nèi)振動方向垂直紙面振動方向垂直紙面E播播傳傳方方向向振振動動面面面對光的傳播方向看面對光的傳播方向看線偏振光線偏振光表示法表示法某一方向的振動占優(yōu)勢某一方向的振動占優(yōu)勢四四. .部分偏振光部分偏振光垂直紙面的振動較強垂直紙面的振動較強在紙面內(nèi)的振動較強

4、在紙面內(nèi)的振動較強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 部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、部分偏振光可分解為兩束振動方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法部分偏振光的表示法五五. . 圓偏振光圓偏振光, , 橢圓偏振光橢圓偏振光光矢量光矢量E的末端在垂直于傳播方向的平面上軌跡是圓形或橢圓的末端在垂直于傳播方向的平面上軌跡是圓形或橢圓右旋圓右旋圓偏振光偏振光右旋橢圓右旋橢圓偏振光偏振光 y yx z傳播方向傳播方向 /2x某時刻右旋圓偏振光某時刻右旋圓偏振光E隨隨z的變化的變化E 0線、圓和橢圓偏振光均稱為線、圓和橢圓偏

5、振光均稱為完全偏振光。完全偏振光。 圓圓和和橢圓偏振光橢圓偏振光可看成是兩束頻率相同、傳播方向一致、可看成是兩束頻率相同、傳播方向一致、振動方向相互垂直、相位差為某個確定值的振動方向相互垂直、相位差為某個確定值的線偏振光的合成。線偏振光的合成。相位差相位差 /2或或3 /2 yx橢圓偏振光橢圓偏振光x，y振幅相同，振幅相同，相位差相位差 /2或或3 /2x y圓偏振光圓偏振光六六. 線偏振光的獲得線偏振光的獲得(1). 由二向色性物質(zhì)的選擇吸收產(chǎn)生由二向色性物質(zhì)的選擇吸收產(chǎn)生;(偏振片偏振片)(2). 由反射和折射產(chǎn)生由反射和折射產(chǎn)生;(玻璃堆玻璃堆)由自然光獲得線偏振光的方法由自然光獲得線偏

6、振光的方法自然光自然光線偏振光線偏振光光軸光軸電氣石晶片電氣石晶片i0(接近線偏振光接近線偏振光) (3). 由晶體的雙折射產(chǎn)生由晶體的雙折射產(chǎn)生.(尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡)橢圓偏振光橢圓偏振光20-2 偏振片偏振片 馬呂斯定律馬呂斯定律1. 起偏和檢偏起偏和檢偏 起偏的原理：利用某些材料在光學(xué)性起偏的原理：利用某些材料在光學(xué)性 質(zhì)上的各向異性。質(zhì)上的各向異性。 起偏：從自然光獲得偏振光。起偏：從自然光獲得偏振光。 起偏器起偏器: : 起偏的光學(xué)器件。起偏的光學(xué)器件。1.1 偏振片偏振片微晶型微晶型電氣石晶片電氣石晶片非偏振光非偏振光線偏振光線偏振光光軸光軸起偏和檢偏起偏和檢偏利用晶體的二向色性

7、利用晶體的二向色性（對某（對某 一方向的光振動有強烈一方向的光振動有強烈 吸收）吸收）起偏，起偏，如如把硫酸碘奎寧的針狀粉末定向排在透明的基片上。把硫酸碘奎寧的針狀粉末定向排在透明的基片上。021II 偏振片的起偏偏振片的起偏非偏振光非偏振光I0線偏振光線偏振光 IP偏振化方向偏振化方向 (透振方向透振方向) 檢偏：用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài)檢偏：用偏振器件分析、檢驗光的偏振態(tài) 起偏和檢偏起偏和檢偏起偏和檢偏起偏和檢偏起偏和檢偏起偏和檢偏I?P待檢光待檢光1.2 思思 考考 I I 不變不變待檢光是什么光待檢光是什么光 I I 變，有消光變，有消光待檢光是什么光待檢光是什么光 I I 變，

8、無消光變，無消光待檢光待檢光是什么光是什么光起偏和檢偏起偏和檢偏偏振片的應(yīng)用偏振片的應(yīng)用偏振片的應(yīng)用很多，例如：偏振片的應(yīng)用很多，例如： 作為照相機的濾光鏡，可以濾掉不必要的反射光。作為照相機的濾光鏡，可以濾掉不必要的反射光。 制成偏光眼鏡，可觀看立體電影。制成偏光眼鏡，可觀看立體電影。 若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與若在所有汽車前窗玻璃和大燈前都裝上與 地面成地面成4545 角、角、且向同一方向傾斜的偏振片，可以避免汽車會車時燈光的晃眼且向同一方向傾斜的偏振片，可以避免汽車會車時燈光的晃眼。 作為許多光學(xué)儀器中的起偏和檢偏裝置。作為許多光學(xué)儀器中的起偏和檢偏裝置。2. 馬呂斯定律馬呂斯

9、定律馬呂斯定律馬呂斯定律線偏振光入射線偏振光入射A0A1A2OP: 透光軸透光軸;OM: 入射光矢量的振動方向入射光矢量的振動方向;cos01AAsin02AA平行于透光軸的分量平行于透光軸的分量A1將透過偏振片將透過偏振片;垂直于透光軸的分量垂直于透光軸的分量A2不能透過偏振片不能透過偏振片. : 光矢量與透光軸間的夾角光矢量與透光軸間的夾角.OPNM I0IP22022020210coscosAAAAII20cosII光強與振幅的平方成正比光強與振幅的平方成正比.0max0III ， 02 I， 消光消光馬呂斯定律馬呂斯定律（18091809） 例題例題1 1 用兩偏振片平行放置作為起偏器

10、和檢偏器。在它們用兩偏振片平行放置作為起偏器和檢偏器。在它們的偏振化方向成的偏振化方向成30300 0角時，觀測一光源，又在成角時，觀測一光源，又在成60600 0角時，觀察角時，觀察同一位置處的另一光源，兩次所得的強度相等。求兩光源照到同一位置處的另一光源，兩次所得的強度相等。求兩光源照到起偏器上光強之比。起偏器上光強之比。解解 : : 令令I(lǐng) I1 1和和I I2 2分別為兩光源照到起偏器上的光強。透過分別為兩光源照到起偏器上的光強。透過起偏器后，光的強度分別為起偏器后，光的強度分別為I I1 1/2/2和和I I2 2 /2 /2。按照馬呂斯定。按照馬呂斯定律，透過檢偏器后光的強度為律，

11、透過檢偏器后光的強度為60cos22212II 所以所以30cos21211II 但按題意但按題意21II 60cos30cos2221II 即即3130cos60cos43412221 II 馬呂斯定律馬呂斯定律例例2. 強度為強度為I0的線偏振光的線偏振光,入射于檢偏器入射于檢偏器, 若要若要求透射光的強度求透射光的強度I=I0/4,問檢偏器的透光軸與線偏問檢偏器的透光軸與線偏振光振動面之間夾角為多少振光振動面之間夾角為多少?解解:由馬呂斯定理由馬呂斯定理,得得41cos02II120,60 例例3. 一束光是自然光和線偏振光的混合光一束光是自然光和線偏振光的混合光,讓它垂直通過讓它垂直通

12、過一偏振片一偏振片,若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片,測得透射光測得透射光強最大值是最小值的強最大值是最小值的5倍倍,求入射光束中自然光與線偏振求入射光束中自然光與線偏振光的光強比值光的光強比值?解解:設(shè)入射自然光光強為設(shè)入射自然光光強為I0,入射線偏振光光強為入射線偏振光光強為I1則線偏振光的振動方向與偏振方向平行時則線偏振光的振動方向與偏振方向平行時201maxIII則線偏振光的振動方向與偏振方向垂直時則線偏振光的振動方向與偏振方向垂直時20minIIminmax5II2110II注意注意:1. 自然光自然光;2. 多偏振片多偏振片;逐片計算逐片計算.3. 混合光混

13、合光. (線偏振光與自然光線偏振光與自然光)20-3 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 一一. 反射產(chǎn)生偏振反射產(chǎn)生偏振1.1.現(xiàn)象現(xiàn)象自然光在兩各向同性媒介分界自然光在兩各向同性媒介分界面上反射和折射時，反、折射面上反射和折射時，反、折射光均成為部分偏振光光均成為部分偏振光in1n2ir空氣空氣玻璃玻璃2.2.特點特點 自然光的振動可分解為兩自然光的振動可分解為兩個振幅相等的分振動個振幅相等的分振動其一和入射面其一和入射面(紙面紙面)垂直垂直另一和入射面另一和入射面(紙面紙面)平行平行 垂直振動垂直振動(s分量分量) 平行振動平行振動(p分量分量)反射光中垂直振動多于平行振動反射光中

14、垂直振動多于平行振動; ;折射光中平行振動多于垂直振動折射光中平行振動多于垂直振動. .二二. 布儒斯特定律布儒斯特定律實驗證明：實驗證明：i = i0 時，反射光只有時，反射光只有S分量分量i 0 布儒斯特角或布儒斯特角或 起偏角起偏角并且并且 i0 +r0 = 90O 由由 020201cossinsininrnin有有 布儒斯特定律布儒斯特定律 (1812(1812年年) )21120tgnnnin1n2i0i0r0線偏振光線偏振光S反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振外腔式激光器諧振腔外腔式激光器諧振腔布儒斯特窗布儒斯特窗 i0i0激光輸出激光輸出M1M2i0i0三三. 應(yīng)用舉例應(yīng)

15、用舉例3.1 激光器諧振腔激光器諧振腔反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振玻璃片堆：用以增大反射光的強度和折射光玻璃片堆：用以增大反射光的強度和折射光 的偏振化程度。的偏振化程度。i0( (接近線偏振光接近線偏振光) ) 玻璃片堆玻璃片堆3.2 玻璃片堆玻璃片堆反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 3.3 玻璃片堆玻璃片堆檢偏檢偏若反射光光強不變則入射光是若反射光光強不變則入射光是自然光自然光若反射光光強變且有消光則入若反射光光強變且有消光則入射光是線偏振光射光是線偏振光i0 若反射光光強變且無消光則入若反射光光強變且無消光則入射光是部分偏振光射光是部分偏振光 讓待檢光以布儒斯特角讓待

16、檢光以布儒斯特角 入射到界面上，以入射入射到界面上，以入射線為軸旋轉(zhuǎn)界面（保持線為軸旋轉(zhuǎn)界面（保持 不變）不變）0i0ii ( (接近線偏振光接近線偏振光) )反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振例例4. 一束自然光以一束自然光以58 角入射到平板玻璃的表面角入射到平板玻璃的表面,反射光是線偏振光反射光是線偏振光,求求: (1). 透射光束的折射角透射光束的折射角; (2). 玻璃的折射率玻璃的折射率?解解:(1).反射光是線偏振光時反射光是線偏振光時,反射光與折射光相互垂直反射光與折射光相互垂直325890900i(2). 由布儒斯特定律由布儒斯特定律,得得5800nnarctgi60.

17、 1580tgnn20-4 20-4 光的雙折射光的雙折射i一一. . 雙折射的概念雙折射的概念1. 1. 雙折射：雙折射：n1n2rore(各向異各向異性介質(zhì)性介質(zhì))自然光自然光o光光e光光射到各向異性介質(zhì)時，射到各向異性介質(zhì)時，一束光入一束光入折射光分成兩束的現(xiàn)象。折射光分成兩束的現(xiàn)象。方解石方解石偏偏振振片片雙折射的兩雙折射的兩束光振動方束光振動方向相互垂直向相互垂直2.2.兩種光線兩種光線均為線偏振光均為線偏振光o o光：尋常光線光：尋常光線e e光：非常光線光：非常光線折射定律折射定律遵守遵守不遵守不遵守垂直入射垂直入射沿原方向前進沿原方向前進彎曲彎曲光線方向光線方向在入射面內(nèi)在入射

18、面內(nèi)不在入射面內(nèi)不在入射面內(nèi)旋轉(zhuǎn)晶體旋轉(zhuǎn)晶體不動不動隨著晶體的旋轉(zhuǎn)隨著晶體的旋轉(zhuǎn)折折 射射 率率確定確定不確定不確定速速 度度確定確定隨傳播方向變化隨傳播方向變化 方解石方解石oee o 以入射方向為以入射方向為軸旋轉(zhuǎn)方解石軸旋轉(zhuǎn)方解石方解石方解石偏偏振振片片雙折射的兩雙折射的兩束光振動方束光振動方向相互垂直向相互垂直 演演 示示象象折射現(xiàn)折射現(xiàn)雙雙折射現(xiàn)折射現(xiàn)方解石晶體方解石晶體CaCO3紙面紙面雙折射會映射出雙像：雙折射會映射出雙像：當方解石晶體旋轉(zhuǎn)時，當方解石晶體旋轉(zhuǎn)時，e光的像圍繞光的像圍繞 o 光的像旋轉(zhuǎn)。光的像旋轉(zhuǎn)。o 光的像不動，光的像不動，光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體

19、晶體 o光的像光的像e光的像光的像光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：繼續(xù)旋轉(zhuǎn)方解石晶體：3. 3. 晶體的光軸晶體的光軸 當光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向當光在晶體內(nèi)沿某個特殊方向傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為傳播時不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。晶體的光軸。例如，方解石晶體（冰洲石）例如，方解石晶體（冰洲石） 光軸是一個特殊

20、的方向，凡平行光軸是一個特殊的方向，凡平行于此方向的直線均為光軸。于此方向的直線均為光軸。單軸晶體：單軸晶體：只有一個光軸的晶體，只有一個光軸的晶體，如方解石。如方解石。雙軸晶體：雙軸晶體：有兩個光軸的晶體，有兩個光軸的晶體，如云母。如云母。 由鈍角引出的與三個棱邊成等由鈍角引出的與三個棱邊成等角的方向就是光軸。角的方向就是光軸。4. 4. 主平面和主截面主平面和主截面主平面：主平面：晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面。晶體中光的傳播方向與晶體光軸構(gòu)成的平面。e光光光軸光軸e光的光的主平面主平面o光光光軸光軸o光的光的主平面主平面o光的振動方向垂直于它自己的主平面，光的振動方向垂直于它自己

21、的主平面，e光的振動方向平行光的振動方向平行于它自己的主平面于它自己的主平面主截面：主截面：晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面。晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面。二二. . 晶體的主折射率，正晶體、負晶體晶體的主折射率，正晶體、負晶體光矢量振動方向與晶體光軸的夾角不同光矢量振動方向與晶體光軸的夾角不同, ,光的傳播速度也不同。光的傳播速度也不同。沿光軸方向，沿光軸方向，o o光、光、e e光的傳播速度相等。光的傳播速度相等。垂直于光軸的方向垂直于光軸的方向, , 光的傳播速度差別最大。光的傳播速度差別最大。o光：光：oocnv no o ，ne 稱為稱為晶體的主折射率晶體的主折射率evvcn

22、ee e光：光：oonv vo t光軸光軸光軸光軸ve tvo t 晶體的主折射率晶體的主折射率尋常光線尋常光線(o光光)的速度在各個方向上是相同的的速度在各個方向上是相同的; o光和光和e光在晶體中傳播時的波面光在晶體中傳播時的波面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一球面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一球面.非尋常光線非尋常光線(e光光)的速度在各個方向上是不同的的速度在各個方向上是不同的;在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一旋轉(zhuǎn)橢球面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一旋轉(zhuǎn)橢球面.根據(jù)惠更斯原理根據(jù)惠更斯原理 正晶體：正晶體：ne no負晶體：負晶體：n ne e n no ovo t ve t光軸光

23、軸 點波源點波源點波源點波源vo tve t光軸光軸 ( (ve vo o) )如：石英、冰如：石英、冰如：方解石、紅寶石如：方解石、紅寶石 正晶體、負晶體正晶體、負晶體三三. . o光和光和e光的傳播方向光的傳播方向?qū)こ９饩€尋常光線(o光光)的速度在各個方向上是相同的的速度在各個方向上是相同的;1. o光和光和e光在晶體中傳播時的波面光在晶體中傳播時的波面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一球面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一球面.非尋常光線非尋常光線(e光光)的速度在各個方向上是不同的的速度在各個方向上是不同的;在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一旋轉(zhuǎn)橢球面在晶體內(nèi)任一點引起的子波波面是一旋轉(zhuǎn)橢球

24、面.根據(jù)惠更斯原理根據(jù)惠更斯原理2. 2. 單軸晶體中光傳播的惠更斯作圖法單軸晶體中光傳播的惠更斯作圖法 (1). 入射光斜射在晶體表面入射光斜射在晶體表面,晶體光軸與晶體表面斜交晶體光軸與晶體表面斜交;oeEFGo光的新光的新波振面波振面e光的新光的新波振面波振面以負晶體以負晶體（ve e vo o）為例為例AC入射波的入射波的波振面波振面BA(2). 入射光正射于晶體表面入射光正射于晶體表面,晶體光軸與晶體表面斜交晶體光軸與晶體表面斜交;此時此時e e光的波面不再與其波線垂直了。光的波面不再與其波線垂直了。(3). 入射光正射于晶體表面入射光正射于晶體表面,晶體光軸與晶體表面平行晶體光軸與

25、晶體表面平行; o o、e e 光在方向上雖沒分開，但速度上是分開的。光在方向上雖沒分開，但速度上是分開的。(4). 入射光正射于晶體表面入射光正射于晶體表面,晶體光軸垂直于晶體表面晶體光軸垂直于晶體表面.(5). 入射光正射于晶體表面入射光正射于晶體表面,晶體光軸垂直于紙面晶體光軸垂直于紙面.oeoe注意注意o o光與光與e e光的偏振光的偏振方向方向(6). 入射光斜射于晶體表面入射光斜射于晶體表面,晶體光軸垂直于紙面晶體光軸垂直于紙面.方解石晶體方解石晶體 光軸光軸ir0reo ot e eteo ectnrooci0sinsin nreeeci sinsin在在光軸光軸 入射面入射面

26、的這的這種特殊情種特殊情況下，況下， 除除o光外，光外，e光也光也 滿足滿足折射定律，即折射定律，即 一般步驟一般步驟 分清正分清正,負晶體負晶體; 根據(jù)光軸的位置作出根據(jù)光軸的位置作出o光和光和e光的波面光的波面;再作出切平面再作出切平面(波振面波振面); 連出連出o光與光與e光的傳播方向光的傳播方向; 最后確定最后確定o光與光與e光的振動方向。光的振動方向。 注意注意:線偏振光入射時線偏振光入射時 線偏振光的振動方向與晶體光軸有一定夾角時線偏振光的振動方向與晶體光軸有一定夾角時,即可產(chǎn)生即可產(chǎn)生o光和光和e光光.四四. 偏振棱鏡偏振棱鏡晶體偏振器械晶體偏振器械68ACNM906848 AC

27、NMeeo尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡晶體偏振器械晶體偏振器械沃拉斯頓棱鏡沃拉斯頓棱鏡12方解石方解石方解石方解石 oe光軸光軸光軸光軸20-5 波片波片 偏振態(tài)的檢驗偏振態(tài)的檢驗一一. 波片波片單軸晶體上平行于光軸方向切割成的平行平面薄片單軸晶體上平行于光軸方向切割成的平行平面薄片o光與光與e光均為光均為線偏振光線偏振光,且兩者互相垂直且兩者互相垂直.光軸光軸圓圓,線或橢圓線或橢圓偏振光偏振光觀察屏觀察屏o光與光與e光在晶體中的光程差光在晶體中的光程差 lnnLeo)(lnneo)(2相位差相位差 線偏振光線偏振光l線偏振光入射線偏振光入射AAoAe相位差相位差sinAAocosAAeo光和光和e光

28、的振幅光的振幅lnnLeo)(22 從晶片出射的兩束光合成為一束橢圓偏振光。從晶片出射的兩束光合成為一束橢圓偏振光。 /4波片波片經(jīng)過經(jīng)過 /4/4波片后的偏振態(tài)的變化波片后的偏振態(tài)的變化24 dnnoe4 線偏振光線偏振光圓偏振光圓偏振光2 , 0 線偏振光線偏振光線偏振光線偏振光240 ， 線偏振光線偏振光橢圓偏振光橢圓偏振光入射光為線偏振光入射光為線偏振光)(4eonnl波片都是對一定的波長波片都是對一定的波長而言而言,對其他波長不適合對其他波長不適合.出射光為線偏振光出射光為線偏振光入射光為圓偏振光入射光為圓偏振光入射光為橢圓偏振光入射光為橢圓偏振光1.一般一般,出射光為橢圓偏振光出射

29、光為橢圓偏振光2. 當橢圓的長軸與當橢圓的長軸與 /4波片光軸的夾角波片光軸的夾角為為0或或 /2時時,出射光為線偏振光出射光為線偏振光入射光為自然光或部分偏振光入射光為自然光或部分偏振光出射光仍為自然光或部分偏振光出射光仍為自然光或部分偏振光 /2波片波片)(2eonnl 2lLnnoe可使線偏振光振動面轉(zhuǎn)過可使線偏振光振動面轉(zhuǎn)過2 2 角度角度 Ao入入Ao出出A入入A出出Ae入入= Ae出出光軸光軸自然光自然光,部分偏振光部分偏振光,線偏振光線偏振光,圓偏振光圓偏振光,橢圓偏振光橢圓偏振光二二. 偏振光的檢驗偏振光的檢驗1. 光路中放入檢偏器光路中放入檢偏器 (偏振片偏振片)觀察透射光觀

30、察透射光:1. 若明暗若明暗(亮度亮度)不變不變 自然光自然光 或圓偏振光或圓偏振光2. 最亮最亮 全暗全暗(消光消光) 最亮最亮 線偏振光線偏振光;3. 最亮最亮 暗暗 最亮最亮部分偏振光或橢圓偏振光部分偏振光或橢圓偏振光以入射光方向為軸以入射光方向為軸2. 利用利用 /4波片波片以入射光方向為軸以入射光方向為軸(1). 區(qū)分圓偏振光和自然光區(qū)分圓偏振光和自然光 四分之一波片四分之一波片圓偏振光圓偏振光自然光自然光自然光自然光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動）偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光 I不變不變線偏振光線偏振光I變變, 有消光有消光(2). 區(qū)分部分偏振光與橢圓偏振光區(qū)分部分偏振光與橢圓

31、偏振光 四分之一波片四分之一波片橢圓偏振光橢圓偏振光部分偏振光部分偏振光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動）偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光I變變, 有消光有消光 部分部分偏振光偏振光 光軸平行最大光強或最小光強方向放置光軸平行最大光強或最小光強方向放置線偏振光線偏振光I變變, 無消光無消光或光軸平行橢圓偏振光的長軸或短軸放置或光軸平行橢圓偏振光的長軸或短軸放置 四分之一波片四分之一波片圓偏振光圓偏振光自然光自然光自然光自然光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光 I I不變不變線偏振光線偏振光I I變變, , 有消光有消光以入射光方向為軸以入射光方向為軸 四分之一波片四分之一

32、波片部分偏振光部分偏振光線偏振光線偏振光 偏振片（轉(zhuǎn)動）偏振片（轉(zhuǎn)動）線偏振光線偏振光I I變變, , 有消光有消光 部分部分偏振光偏振光光軸平行于最大光強或最小光強方向放置光軸平行于最大光強或最小光強方向放置光軸平行于橢圓偏振光的長軸或短軸放置光軸平行于橢圓偏振光的長軸或短軸放置線偏振光線偏振光I I變變, , 無消光無消光橢圓偏振光和圓偏振光橢圓偏振光和圓偏振光 橢圓偏振光橢圓偏振光0,/2橢圓偏振光橢圓偏振光I變變, 無消光無消光第一步第一步第二步第二步令入射光通過偏振片令入射光通過偏振片I ，改變改變 I 的透振方向，觀的透振方向，觀察透射光強變化。察透射光強變化。觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象觀察

33、現(xiàn)象觀察現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論結(jié)論結(jié)論有消失有消失線偏振光線偏振光有消失有消失圓偏振光圓偏振光無消失無消失自然光自然光強度無變化強度無變化自然光或圓偏振光自然光或圓偏振光a. 令入射光依次通過令入射光依次通過四分之一四分之一 波片和偏振波片和偏振片片II，改變改變 II的透振方的透振方向向P2，觀察透光強度變觀察透光強度變化化。有消失有消失無消失無消失橢圓偏振光橢圓偏振光 部分偏振光部分偏振光強度有變化，但無消光強度有變化，但無消光部分偏振光或橢圓偏振光部分偏振光或橢圓偏振光b. 四分之一波片的光軸方向四分之一波片的光軸方向必須與第一步必須與第一步 I 片產(chǎn)生強度片產(chǎn)生強度極大或極小透振方向重合。極大或

34、極小透振方向重合。I1PI42PII42PIII1. 偏振光的干涉偏振光的干涉1.1 1.1 偏振光干涉裝置偏振光干涉裝置d晶片晶片C C 偏振片偏振片P2 單色單色自然光自然光偏振片偏振片P1偏振化方向偏振化方向光軸方向光軸方向偏振化方向偏振化方向 P P1 1 的出射光為線偏振光，經(jīng)的出射光為線偏振光，經(jīng)C C 成為成為o o、e e 兩兩束偏振光，再經(jīng)束偏振光，再經(jīng)P P2 2 后，發(fā)生干涉后，發(fā)生干涉。20-6 偏振光的干涉偏振光的干涉1.2 1.2 偏振光干涉的分析偏振光干涉的分析（1 1） 振幅關(guān)系振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e sin1AAo cos1AAe 通過通過

35、P P2 2 后，兩束光的振動方向平行，振幅為：后，兩束光的振動方向平行，振幅為： cossincos12 AAAoooeeAAAA212cossinsin 偏振光的干涉偏振光的干涉通過晶體通過晶體C C后的兩束光是相干光，相位差為：后的兩束光是相干光，相位差為：oecnnd 2此兩束光合成為一束橢圓偏振光。通過此兩束光合成為一束橢圓偏振光。通過P P2 2 后相位差為：后相位差為： oecnnd2（2 2）相位關(guān)系）相位關(guān)系), 2 , 1(,2122 knnkdkoe 相長干涉相長干涉相消干涉相消干涉 oennkdk )12(偏振光的干涉偏振光的干涉（A2o與與A2e反向，因而有反向，因而

36、有附加相差附加相差 ）2.2.若為單色光入射，且若為單色光入射，且波片波片C厚度厚度不均勻，則屏上出不均勻，則屏上出現(xiàn)等厚干涉條紋?，F(xiàn)等厚干涉條紋。3.3.若為白光入射，有二種情況：若為白光入射，有二種情況： (1)(1)如波片如波片C C厚度均勻，屏上由于某種顏色干涉相厚度均勻，屏上由于某種顏色干涉相消，而呈現(xiàn)它的互補色，這叫（顯）色偏振。消，而呈現(xiàn)它的互補色，這叫（顯）色偏振。 (2)(2)如波片如波片C C厚度不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。厚度不均勻，則屏上出現(xiàn)彩色條紋。如如 紅色相消紅色相消綠色；藍色相消綠色；藍色相消黃色。黃色。偏振光的干涉偏振光的干涉 1. 1. 若波片若波片C C厚度均勻厚度均勻, ,單色光入射單色光入射, ,屏上無干涉條紋屏上無干涉條紋; ;討論討論:例題例題1 如圖所示，偏振片如圖所示，偏振片P1和和P2相互正交，當入射相互正交，當入射于偏振片于偏振片P2的偏振光已是橢圓偏振光時，在視場的偏振光已是橢圓偏振光時，在視場E處處的振幅如何？如果