大學物理 光的偏振

119光的偏振19-3反射和折射起偏布儒斯特定律19-4晶體雙折射偏振棱鏡19-5橢圓和圓偏振光的獲得和檢驗19-6偏振光的干涉19-2起偏和檢偏馬呂斯定律19-1自然光和偏振光19-8旋光19-7光彈效應和電光效應22.線偏振光光的振動方向在同一平面內，只沿某一固定方向振動的光。平面偏振光完全偏振光振動面一、自然光偏振光1.自然光（非偏振光）在垂直光傳播方向的平面內，光矢量大小在所有可能方向上都相等，各矢量之間沒有固定的相位關系，這種光稱為自然光。19-1

自然光和偏振光光波是橫波光的偏振33.部分偏振光某一方向的光振動比與其垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的光，稱為部分偏振光。4.橢圓偏振光和圓偏振光頻率相同，振動方向互相垂直，且有固定相位差的兩列線偏振光的合振動。滿足橢圓方程，合成橢圓偏振光合成正橢圓偏振光合成圓偏振光合成線偏振光419-2

起偏和檢偏馬呂斯定律起偏器2.透振方向（偏振化方向）：檢偏器當自然光照射在偏振片上時，它只讓某一特定方向的光通過，這個方向叫此偏振片的透振方向。1.二向色性和偏振片二向色性二向色性：某些物質能吸收某一方向的光振動，而只讓與這個方向垂直的光振動通過，這種性質稱二向色性。5三、馬呂斯定律：一束光強為

I0的線偏振光，透過檢偏器的透射光強為：是線偏振光的光振動方向與檢偏器透振方向之間夾角。起偏器透振方向檢偏器619-3反射和折射起偏布儒斯特定律1.反射和折射起偏空氣玻璃折射光：部分偏振光i0

為起偏角布儒斯特定律滿足上式反射光是垂直于入射面的完全線偏振光，折射光是部分偏振光。反射光：部分偏振光垂直于入射面的振動大于平行于入射面的振動。平行于入射面的振動大于垂直于入射面的振動。反射線與折射線垂直7

玻片堆玻片堆許多玻璃片疊起來：增強反射光的強度，增強透射光的偏振化程度。折射光近似完全線偏振光，是平行于入射面振動。8討論下列情況光線的反射和折射919-4晶體雙折射偏振棱鏡一、雙折射的尋常光和非常光尋常光（O光）：滿足折射定律。非常光（e光）：違背折射定律。實驗證明O

光和

e光都是偏振光O光e光偏振片晶體光學性質簡介1.晶體的光軸晶體內部的一個特殊方向，稱晶體的光軸。光線沿這一方向傳播時不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。方解石晶體單軸晶體雙軸晶體2.晶體主截面界面的法線和光軸構成的平面3.晶體主平面晶體中某光線和光軸構成的平面AB光軸10產生雙折射的原因尋常光線（O光）常量光軸非常光線（e光）ne

為主折射率光振動方向始終與光軸垂直，在晶體中的傳播速度和折射率恒定，因而遵守折射定律。光振動方向和光軸夾角在晶體中發(fā)生變化，傳播速度和折射率也隨之改變，因而不遵守折射定律。O光波陣面

e光波陣面11*二、惠更斯原理對雙折射現(xiàn)象的解釋正晶體:負晶體:如石英，碳，冰。如方解石，紅寶石。1.正晶體和負晶體光軸負晶體光軸正晶體122）*惠更斯作圖法空氣方解石折射表面光軸方向ABA0BBeOe13光軸OeOe(a)光軸(b)光軸(c)光軸(d)Oe14三、尼科爾棱鏡15*四、1/4波片和半波片半波片從單晶體切下來的薄片，其表面與晶體的光軸平行。1/4波片光軸波片光軸1619-5

橢圓偏振光和圓偏振光的獲得和檢驗利用振動方向互相垂直，頻率相同的兩個簡諧運動能夠合成為橢圓或圓運動的原理。1/4波片正橢圓偏振光圓偏振光光軸17小結：偏振光的獲得和檢驗1.偏振光的獲得1）線偏振光：（從自然光獲得線偏振光）2）橢圓偏振光：偏振片、玻片堆、晶體（波片）、尼科耳棱鏡等。自然光通過起偏器和一個波片。2.檢驗偏振光自然光，圓偏振光，線偏振光，部分偏振光，橢圓偏振光。18第一步第二步令入射光通過偏振片A

，改變

A

的透振方向，觀察透射光強變化觀察現(xiàn)象觀察現(xiàn)象結論結論有消失線偏振光有消失圓偏振光無消失自然光強度無變化自然光或圓偏振光a.令入射光依次通過1/4波片和偏振片B，改變B的透振方向，觀察透光強度變化。有消失無消失橢圓偏振光部分偏振光強度有變化，但無消光部分偏振光或橢圓偏振光b.1/4波片的光軸方向必須與通過偏振片A的極大或極小的透振方向重合。19Ee2和Eo2兩束光頻率相同，振動方向相同，相位差恒定，是相干偏振光。19-6偏振光的干涉1.偏振光的干涉現(xiàn)象2.偏振光的干涉原理EoEeP1E1P2Ee2Eo2O光軸電矢量的分解與合成e20光屏上的合成振動振幅強度討論：1）I2與

、、

有關。2）

來源a）入射波片前的

1，設

1=0b）波片引起的

2c）坐標投影引起的

3（0或

）EoEeP1E1P2Ee2Eo2Oe光軸213）當

當時，出現(xiàn)消光現(xiàn)象時，當達到極大。因此，在兩正交偏振片上，插入晶片厚度

d或

(n0-ne)不均勻，將在屏上出現(xiàn)類似于等厚干涉條紋圖樣。4）白光照射下干涉圖樣有彩色變化—叫色偏振5）當

互補EoEeP1E1P2Ee2Eo2Oe光軸2219-7

光彈效應和電光效應1.光彈效應2.電光效應克爾效應泡克耳斯效應2319-18旋光現(xiàn)象1.晶體和溶液的旋光性旋光現(xiàn)象1）晶體:振動面旋轉角度2）液體:晶體厚度晶體的旋光度（率）溶液濃度旋光率242磁致旋光樣品長度磁場費爾德常數(shù)左旋右旋25偏振總結

1.起偏方法3.馬呂斯定律4.布儒斯特定律2.檢偏方法吸收起偏，反射，折射，晶體雙折射26例1.一束自然光從空氣射到平面玻璃上，入射角為

58o

，此時反射光是線偏振光，求此玻璃的折射率及光線的折射角。解：由布儒斯特定律折射角為27例2.兩個偏振方向正交放置的偏振片，以光強為I0的自然單色光照射，若在其中插入另一塊偏振片，求：（1）若透過的光強為I0/8，插入的偏振片方位角；（2）若透過的光強為0，插入的偏振片方位角；（3）能否找到合適的方位，使透過的光強為I0/2；（4）若在其中插入一塊1/4波片，其光軸與第一塊偏振片的偏振方向成30角，出射光的強度為多少？解:（1）設插入的偏振片與第一塊偏振片偏振方向的夾角為，則與第二塊的夾角為90-。自然光透過第一塊偏振片后的光強為I0/2。由馬呂斯定律透過第二，三個偏振片光強分別為28（2）若I3=0，得即插入的偏振片偏振方向應與其中的一塊平行。（3）若I3=I0/2，得說明出射光強不可能為I0/2。P1P2Ae1Ao1A1光軸Ae2Ao2（4）設通過第一片偏振片P1的光振幅為A1，則通過1/4玻片后，O光和