光的偏振及其應用-效果好

光的偏振及其應用主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應用光的偏振光的偏振概念波的振動形式1完全偏振光2完全非偏振光（自然光）33波的振動形式繩波聲波按振動行為劃分有橫波和縱波兩種方式波的振動形式橫波有偏振現(xiàn)象縱波無偏振現(xiàn)象波的振動形式電磁波的振動方式波的振動形式Maxwell電磁波理論和實驗表明，光波是橫波橫波——振動方向垂直于傳播方向，有偏振性光有偏振的現(xiàn)象完全偏振光完全偏振光：在任一時刻，光振動有確定的方向完全偏振光的偏振類型1.直線偏振光（平面偏振光）振動在垂直于傳播方向的一個平面內(nèi)振動方向不變，振動大小改變振動矢量端點的運動軌跡為直線。完全偏振光2.圓偏振光

振動方向隨時間旋轉，振動大小不變。振動矢量端點的運動軌跡為圓完全偏振光振動方向隨時間旋轉，振動大小改變振動矢量端點的運動軌跡為橢圓2.橢圓偏振光

完全非偏振光

振動方向隨機

X-Y平面內(nèi)，各個方向上的振動機會均等主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應用光的偏振偏振光的產(chǎn)生及強度自然光通過一個光學元件，成為偏振光產(chǎn)生線偏振光——線偏振器；產(chǎn)生橢圓偏振光——橢圓偏振器。偏振器偏振光的產(chǎn)生及強度

從自然光（非偏振光）產(chǎn)生偏振光的途徑：

晶體的雙折射。

反射和折射；

二向色性（選擇性吸收）；

散射；偏振光的產(chǎn)生及強度Malus

定律如圖所示，線偏振器只讓某個振動方向的光通過，該方向定義為線偏振器的透射軸。一個光強為I自的自然光經(jīng)過偏振器后，光強=？偏振光的產(chǎn)生及強度一個線偏振光通過另一個偏振片后的光強遵從Malus定律

透射軸入射到偏振器2的線偏振光為I0時,其透射光的強度：--------Malus

定律起偏器

(Polarizer）

偏振光的產(chǎn)生及強度任一光振動可分解成兩個垂直分振動,因此入射光、折射光、反射光都可作振動分解。分界面的光場遵從電磁場的邊界條件n1n2

定義兩垂直分振動:S振動和P振動

S振動---垂直于紙面（入射面）向外

P振動的方向：圖示：光振動分解入射光折射光反射光

一個垂直于入射面

另一個在入射面內(nèi)時反射光中只有S振動---線偏振光（完全偏振光）

反射光中S振動的成份多于P振動

自然光入射時，反射光和透射光成為部分偏振光

偏振光的產(chǎn)生及強度主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應用光的偏振雙折射與位相延遲器

當光入射到各向同性介質(zhì)（如水、玻璃等）的分界面上時遵從折射定律；

實驗表明，兩束雙折射光分別是線偏振光

當光入射到各向異性介質(zhì)（如冰、方解石、石英等晶體）的分界面上時，除了正常的折射光束，還有一束折射光束不遵從折射定律;晶體中的雙折射現(xiàn)象尋常光(ordinarylight，簡稱o光)----遵從折射定律的光束；

非常光(extraordinarylight，簡稱e光)---不遵從折射定律的光束;正入射時

晶體的光軸 ---------晶體中的一個方向，沿該方向傳播時，o光和e光不分開，傳播速度相等。

光軸不是晶體中的一條直線，而是一個方向，因此在晶體中任何一點都可以找到一個光軸。

通常的晶體為單軸(uniaxial)或雙軸(biaxial)晶體。

常見的天然單軸晶體有冰、方解石(calcite)和石英(quartz)等,雙軸晶體有云母、藍寶石、黃玉等雙折射與位相延遲器主截面(Principalsection)和主平面(Principalplane):

主截面----晶體分界面的法線和光軸構成的平面；

主平面----晶體里的折射光線和光軸構成的平面。天然方解石三個表面對應的主截面:ABCD面AEHD面CDHG面

實驗發(fā)現(xiàn)：

o光的振動方向

o光的主平面

e光的振動方向||e光的主平面

o光和e光是振動方向垂直的線偏振光

通常o光的主平面和e光的主平面可近似認為重合， 因此o光的振動方向垂直于e光的振動方向.1.定義：由單軸晶體切割成的光軸平行于表面且能使o光和e光沿同一方向傳播并產(chǎn)生一定相位差的薄片。2.原理：當一束振幅為A0的平行光垂直入射到波片上時，在入射點分解成的o光和e光的相位是相等的。但光一進入晶體，由于o光和e光的傳播速度不同，其波長也不相同，所以就逐漸形成相位不同的兩束光。.

位相延遲器位相延遲器（或稱波片）光的偏振狀態(tài)的確定

按偏振度劃分，光波可分為：1．自然光（非偏振光）；2．部分偏振光；3．完全偏振光（線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光）

我們已經(jīng)了解到：1．通過偏振片可從自然光和部分偏振光產(chǎn)生線偏振光，并可以確定一個光波是否是線偏振光；2．通過波片可將圓或橢圓偏振光轉變?yōu)榫€偏振光，

或?qū)⒕€偏轉換為橢偏或圓偏。主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應用光的偏振偏振片和波片結合起來可以產(chǎn)生所需的偏振光，也可以分析光波的偏振狀態(tài)在偏振片前放1個1/4波片，波片快軸沿光強極大或極小方向。轉動偏振片在偏振片偏振片前放1個1/4波片。轉動待測光波垂直入射光強無變化光強有變化光強有為零的極小值（消光）轉動偏振片有消光現(xiàn)象光強不變自然光圓偏振光線偏振光有消光現(xiàn)象無消光現(xiàn)象橢圓偏振光部分偏振光主要內(nèi)容光的偏振概念偏振光的產(chǎn)生及強度雙折射與位相延遲器光波偏振狀態(tài)的確定光的偏振的應用光的偏振光的偏振的應用液晶顯示器件

由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉；2）使入射的偏光狀態(tài)，及偏光軸方向發(fā)生變化；3）使入射的左旋及右旋偏光產(chǎn)生對應的透過或反射。液晶器件基本就是根據(jù)這三種光學特設計制造的。光的偏振的應用液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質(zhì)會發(fā)生變化，這種效應稱為液晶的電光效應。液晶的電光效應在液晶顯示器的設計中被廣泛采用。目前發(fā)現(xiàn)的電光效應種類很多，產(chǎn)生電光效應的機理也較為復雜，但就其本質(zhì)來講都是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變形的結果。光的偏振的應用生物的生理機能與偏振光

人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五支眼、三支復眼、兩支復眼，每個復眼包含有6300個小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導航，因而不會迷路。光的偏振的應用光的偏振的應用機械感應---光彈效應(Photoela