光的偏振与波片优秀课件
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大学物理-光的偏振省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
硝基苯 k 1.44 1018 m2 / V2 ，若l =3cm,
d=0.8cm,λ=600nm旳黄光，则产生 k=
时旳电压 V 2 104 V 。
克尔盒旳应用 : ... 克尔盒旳缺陷 : ...
2. 泡克尔斯效应(1893年)
P1 K
K P2
·电光晶体 ·
+。。-
泡克尔斯盒
• 不加电场→ P2 不透光 • 加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方
电气石晶片
y x
分子型
入射 电磁波
z
z
线栅起偏器
• 偏振片旳起偏 P
非偏振光I0
···
二. 马吕斯定律
I0
P
线偏振光 I
偏振化方向 (透振方向)
E0
I
I
1 2
I0
P
E=E0cos
I0
E
2 0
,
IE
2
E
2 0
cos
2
I I0 cos2 马吕斯定律（1809）
0，I
，I
2
Imax I0
0 ——消光
四. 磁致旋光
磁致旋光物质
B
d
旋转旳角度 V d B
V─费德尔常量，V ~ 104 105 m1 T1
• 对自然旋光物质，振动面旳左旋或右旋是由
旋光物质本身决定旳，与光旳传播方向无关。
左旋
入射光
反射镜
反射光
左旋
反射镜
• 对磁致旋光物质，光沿B 与逆B 方向传 播，振动面旋向相反。
起偏振角
i = i0 时，反射光只有S分量 i 0 — 布儒斯特角或 起偏角 i0 +r0 = 90O
光的偏振ppt课件
自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体: 有两个光轴的晶体
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •
《光的偏振》课件
光的偏振特性是光与物质相互作用的重要表现，深入研究光的偏振有助于深入理 解光与物质相互作用的机制。
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进 步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展， 对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
$number {01}
目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在 某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现， 是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到 线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分 解为两个相互垂直的分量，一个分量沿 着入射面内，称为平行偏振；另一个分 量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通 过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。 在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角 度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进 步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展， 对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
$number {01}
目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在 某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现， 是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到 线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分 解为两个相互垂直的分量，一个分量沿 着入射面内，称为平行偏振；另一个分 量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通 过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。 在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角 度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。
人教版光的偏振精讲课件PPT
人教版光的偏振精讲课件PPT(优的应用
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探究体验：
1、用一个偏振片旋转观察光透过偏振 片光的强度是否变化？
2、用两个偏振片平行旋转，观察光透 过偏振片光的强度是否变化？
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观察实验现象并讨论：
（1）、甲图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？ （2）、乙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？ （3）、丙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？
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（5）、如何判断接收到的光是自然光还是 偏振光？
除了太阳、电灯等光源直接发出的光以 外，我们见到的绝大部分都是不同程度的偏 振光，如自然光在玻璃、水面、木质桌面等 表面反射时，反射光和折射光大部分都是偏 振光。
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三、应用
1、摄影
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2、利用光的偏振制成液晶显示器
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3、车灯与挡风玻璃使用偏振片
4、使用偏振片观看立体电影
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光的偏振与波片PPT课件
o 光在入射面内，遵从折射定律。 e 光 一般不在入射面内，且不遵从折射 定律。
i n1
n2
o
e
o光 e光
说明
• o光折射率不随方向变化,e光折射率随方向变化。 • o光晶体内沿各方向传播速度相同，e光则随折射方向而变化。
第22页，共36页。
• 主平面
晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的 平面。
光轴与o光构成的平面叫o光主平面。
Imax 5Imin
入射光中自然光与线偏振光的光强之比为1/2
第14页，共36页。
例 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它们
的偏振化方向之间的夹角为30o时，一束单色自然光穿过它们，
出射光强为I1；当它们的偏振化方向之间的夹角为60o时，
另一束单色自然光穿过它们，出射光强为I2 ，且 I1 = I2 ，求两
麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组平面电磁波光矢量振动形式平面电磁波光矢量振动形式物质方程物质方程物质方程物质方程在垂直垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量呈对称对称分布任何取向的一个光矢量都可分解为两个相互垂直方向上分解为两个相互垂直方向上的分量的分量自然光可分解为两个任意两个任意垂直方向上的振幅相等垂直方向上的振幅相等的独立分振动的独立分振动表示方法表示方法一线偏振光光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光表示方法表示方法线偏振光也可以用传播方向相同相位相同或相差振动相互垂直的两列光波的叠加描述光振动平行纸面光振动垂直纸面二部分偏振光部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有但振幅不对称在某一方向振动较强而与它垂直的方向上振动较弱部分偏振光的光矢量可分解为两个振幅不等振动相互垂直的独立分振动表示方法表示方法定义定义
i n1
n2
o
e
o光 e光
说明
• o光折射率不随方向变化,e光折射率随方向变化。 • o光晶体内沿各方向传播速度相同，e光则随折射方向而变化。
第22页，共36页。
• 主平面
晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的 平面。
光轴与o光构成的平面叫o光主平面。
Imax 5Imin
入射光中自然光与线偏振光的光强之比为1/2
第14页，共36页。
例 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当它们
的偏振化方向之间的夹角为30o时，一束单色自然光穿过它们，
出射光强为I1；当它们的偏振化方向之间的夹角为60o时，
另一束单色自然光穿过它们，出射光强为I2 ，且 I1 = I2 ，求两
麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组平面电磁波光矢量振动形式平面电磁波光矢量振动形式物质方程物质方程物质方程物质方程在垂直垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量呈对称对称分布任何取向的一个光矢量都可分解为两个相互垂直方向上分解为两个相互垂直方向上的分量的分量自然光可分解为两个任意两个任意垂直方向上的振幅相等垂直方向上的振幅相等的独立分振动的独立分振动表示方法表示方法一线偏振光光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光表示方法表示方法线偏振光也可以用传播方向相同相位相同或相差振动相互垂直的两列光波的叠加描述光振动平行纸面光振动垂直纸面二部分偏振光部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有但振幅不对称在某一方向振动较强而与它垂直的方向上振动较弱部分偏振光的光矢量可分解为两个振幅不等振动相互垂直的独立分振动表示方法表示方法定义定义
大学物理下光的偏振PPT课件
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为
17-5光的偏振PPT课件
-
20
本次课完
-
21
即
i0 r 2
-
14
二、利用玻璃片堆产生线偏振光
•
i • • •0 ••
•••••••••• •
•
• •
•••• •
•
•
••
•• ••
••
•
玻璃片堆
(接近线偏振光)
最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光
-
15
17-14 双折射
一、双折射现象、 寻常光和非常光
-
16
双折射： 对于各向异性晶体，一束光射入晶体 后，可以观察到有两束折射光的现象。
直线。 凡平行于此方向的直线均为光轴。
102° A
单轴晶体：只有一个光轴的晶体 光轴
双轴晶体：有两个光轴的晶体
B
-
19
主截面：晶体表面的法线方向与晶体光轴构成的平面。 当光线垂直入射到晶体表面时，出射的o光 和e光都在主截面内。
o光的偏振化方向垂直于主截面 e光的偏振化方向在主截面内
结论：o光、e光是偏振化方向相互垂直的两束偏振光。
第五次课 光的偏振性 本次课内容 17-12 光的偏振性 马吕斯定律 17-13 反射光和折射光的偏振 17-14 双折射
课本P154—161
-
1
17-12 光的偏振性 马吕斯定律
一、横波的偏振性 振动面：光矢量E与传播方向组成的平面。 偏振: E的振动方向对传播方向的不对称性。
E
光矢量
振动面
0
v
H
只有横波才有偏振现象
-
2
二、线偏振光 自然光 部分偏振光 1、线偏振光
·
线偏振光的表示法：
(人教版)光的偏振精讲课件PPT
三、应用
1、摄影
2、利用光的偏振制成液晶显示器
3、车灯与挡风玻璃使用偏振片 4、使用偏振片观看立体电影
小结
光 1、横波具有偏振现象
的 偏
2、光波是横波
振
3、应用：摄影、立体电影 、 液晶等
课后作业
偏振片在其他领域的应用
•
1.新闻评论，是社会各界对新近发生 的新闻 事件所 发表的 言论的 总称。 新闻和 评论， 构成报 纸的两 大文体 。新闻 评论是 一种写 作形式 ，一种 传播力 量，一 种社会 存在， 以传播 意见性 信息为 主要目 的和手 段。强烈 兴趣时 ，自己 解决某 个问题 时，学 习中找 到志趣 相投的 同伴时 ，发现 自己的 潜能时 我们都 可以体 味到学 习带来 的快乐 。
探究体验：
1、用一个偏振片旋转观察光透过偏振 片光的强度是否变化？
2、用两个偏振片平行旋转，观察光透 过偏振片光的强度是否变化？
观察实验现象并讨论：
（1）、甲图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？ （2）、乙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？
（3）、丙图的实验现象是什么？由此可以 判断光波是纵波还是横波吗？
请比较下列几组图片的清晰度，是否一样
13.6 光的偏振
偏振现象是横波特有的
伟大的物理学家惠更斯最早提出光是 纵波，托马斯.杨认为光是一种横波，但 他们都缺乏充足实验证据事实.光到底是 横波还是纵波。
偏振片（偏光片），由特 定材料制成，它上面有一个特
定的方向，只有沿这个方向振
动的光波才能通过偏振片，这 个方向叫做“透振方向”
•
2.以中央和上级指示为内容写评论。 这种评 论能起 到传达 上级指 示精神 的作用 ，是报 纸上很 常见的 评论样 式。而 写这类 评论， 一要吃 透精神 ，二要 上下结 合。
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o 光在入射面内，遵从折射定律。 e 光一般不在入射面内，且不遵从 折射定律。
i n1
n2
o
e
o光 e光
说明
• o光折射率不随方向变化,e光折射率随方向变化。 • o光晶体内沿各方向传播速度相同，e光则随折射方向而变化。
• 主平面
光轴
o光 的主
·
晶体中光的传播方向与晶体光轴构
平面
成的平面。
o光·
光轴与o光构成的平面叫o光主平面。
解
设自然光的光强为I0 ,偏振光的光强为I
I max
1 2 I0
I
I min
1 2
I0
I 2I0
I0 1 I2
Imax 5Imin
入射光中自然光与线偏振光的光强之比为1/2
例 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当
它们的偏振化方向之间的夹角为30o时，一束单色自然光
穿过它们，出射光强为I1；当它们的偏振化方向之间的
后出现两束折射光线的现象。 s
R1
折射率椭球
各向同性介质中，光波偏振可沿任意方向
各向异性介质中，光波只有2个特许的偏振方向
z
Ee De
k Se
y
Eo Do
x
• 光轴方向
光在晶体内某个特殊方向传播时，无双折 射现象。（该方向称为晶体的光轴。）
其英它),对方另向一，些对晶某体些晶体，(负vv晶oo 体(,vv正方ee晶解体石,)石.
射光的光强与入射光的光强之比是多大？
解
经P1后:
I1
1 2
I0
经P2后:
I2
I1
cos2
60
1 2
I0
cos2
60
I2 1 cos2 60 1 0.125
I0 2
8
P1
P
2
例 一束自然光和线偏振光的混合光，垂直通过一偏振片。
当偏振片以光线为轴旋转一周时,发现其最大光强为最
小光强的5倍，求入射光中两种光线光强的比值。
表示方法
• • • • ••
垂直纸面的光振动较强
•• •
平行纸面的光振动较强
偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
从自然光获得线偏振光的过程称起偏
用以判断某束光是否是偏振光的器件称作检偏器
(1)利用偏振片获得偏振光
(a)二向色型偏振片 某些晶体对相互垂直的两个光振动分量具有选择吸收的
性能，称为二向色性。
•
光的偏振与波片优秀课件
背景知识
麦克斯韦方程组
D
B 0
E B t
H j D t
D 0
kD0
B 0
kB 0
E B t
kE B
H D t
kH D
物质方程
j E D E B H
平面电磁波光矢量振动形式
E E0e j(tkr)
光-横电磁波
D
E
B(H)
k S
空气
ib
arctan
1.00 1.50
3342
利用玻璃片堆可使反射光和透
射光成为线偏振光
ib
ib
ib ib
入射自然光 I0
• •
ib
•
•
•• • • • •• • ••
•• • ••
玻璃片堆
I 线偏振光
偏振分光镜
(3) 利用双折射产生偏振 （a） 双折射现象
方解石
R2
一束光入射到各向异性的介质
光轴
102o 78o 78o
102o
光轴
负 晶 体 说明
光轴
方解石晶体(冰洲石)
正 晶 体
（1）光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。 （2）单轴晶体与双轴晶体。
光轴
102o 78o 78o
102o
顿隅
方解石晶体(冰洲石)
（b） 双折射光的特性
• 两束折射光皆为线偏振光。 • 寻常光与非寻常光（o光与e光）
n1 • • i i •• •
n2
• •
n1 sin ib n2 sinγ n2 cos ib
布儒斯特定律
tanib
n2 n1
n21
• n1
•
•
•
ib
ib • 线• 偏• 振光
n2
•
•
例 n1 =1.00(空气)，n2 =1.50(玻璃)，则
空气
玻璃
ib
arctan
1.50 1.00
5618
玻璃
光轴与e光构成的平面叫e光主平面。
光轴
e光 的主
o光光矢量垂直其主平面，e光光矢量在
平面
将二向色性的晶体涂敷于
• •
透明薄片上，就成为偏振 片。制成偏振片后，其上
• • •
有一特殊的方向，沿着该
•
方向的光振动不被吸收—
•
偏振化方向。
优点 孔径角几乎达180º，可以做的薄且大，价格低廉
缺点 有颜色，透过率低，消光比差（98%），不能用在大功率场合
自然光经过起偏器后转变成线偏振光,强度为入射自然光强 度的1/2
起偏器
自然光I0
•• •
偏振化方向
线偏振光I
I
1 2
I
0
(b)散射型偏振片 利用双折射晶体的散射起偏
光轴
光轴
NaNO3
Zk2
优点
本身无色，对各波长可见光透过率几乎相同，可做较大通光面积， 适用于反映自然光各种色光成分的彩色电影和彩色电视中
在自然光的光路中插入检偏器，屏上光强减半;检偏器旋转， 屏上亮暗无变化。
• • •• • 光振动平行纸面 光振动垂直纸面 线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差π、 振动相互垂直的两列光波的叠加描述
二、部分偏振光
定义:
部分偏振光在垂直于光传播方向的 平面内沿各方向振动的光矢量都有， 但振幅不对称，在某一方向振动较 强，而与它垂直的方向上振动较弱
部分偏振光的光矢量可分解为两个振幅 不等、振动相互垂直的独立分振动
夹角为60o时，另一束单色自然光穿过它们，出射光强
为I2 ，且 I1 = I2 ，求两束单色自然光的强度之比。
解 设第一束单色自然光的强度为I10 ，第二束单色自然光
的强度为I20 ，根据马吕斯定律
I1
I10 2
cos2 300
I2
I 20 2
cos2 600
I1 I2
I10 1 I 20 3
(2)反射和折射产生的偏振 自然光反射和折射后产生部分偏振光 ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光 ib — 布儒斯特角或起偏角
对偏振光，检偏器旋转一周，光强两亮两暗
部分偏振光，检偏器旋转一周，屏上光强两亮两弱
偏振片对光的吸收遵从马吕斯定律
E' E cos α
I ' I cos2 (马吕斯定律)
E 偏振化方向 E' E cos
当 α 0，I Imax I0 ;
当 α π ，I 0 2
— 消光
例 平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成60夹角。求透
光-横电磁波
自然光
在垂直于光传播方向的平面内
沿各方向振动的光矢量呈对称
分布
任何取向的一个光矢量都可 分解为两个相互垂直方向上 的分量
自然光可分解为两个任意 垂直方向上的、振幅相等 的独立分振动
面对光的传播方向
表示方法
Ex Ey
•••
偏振光
一、线偏振光
光矢量只沿某一固定方 向振动的光为线偏振光
表示方法
i n1
n2
o
e
o光 e光
说明
• o光折射率不随方向变化,e光折射率随方向变化。 • o光晶体内沿各方向传播速度相同，e光则随折射方向而变化。
• 主平面
光轴
o光 的主
·
晶体中光的传播方向与晶体光轴构
平面
成的平面。
o光·
光轴与o光构成的平面叫o光主平面。
解
设自然光的光强为I0 ,偏振光的光强为I
I max
1 2 I0
I
I min
1 2
I0
I 2I0
I0 1 I2
Imax 5Imin
入射光中自然光与线偏振光的光强之比为1/2
例 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当
它们的偏振化方向之间的夹角为30o时，一束单色自然光
穿过它们，出射光强为I1；当它们的偏振化方向之间的
后出现两束折射光线的现象。 s
R1
折射率椭球
各向同性介质中，光波偏振可沿任意方向
各向异性介质中，光波只有2个特许的偏振方向
z
Ee De
k Se
y
Eo Do
x
• 光轴方向
光在晶体内某个特殊方向传播时，无双折 射现象。（该方向称为晶体的光轴。）
其英它),对方另向一，些对晶某体些晶体，(负vv晶oo 体(,vv正方ee晶解体石,)石.
射光的光强与入射光的光强之比是多大？
解
经P1后:
I1
1 2
I0
经P2后:
I2
I1
cos2
60
1 2
I0
cos2
60
I2 1 cos2 60 1 0.125
I0 2
8
P1
P
2
例 一束自然光和线偏振光的混合光，垂直通过一偏振片。
当偏振片以光线为轴旋转一周时,发现其最大光强为最
小光强的5倍，求入射光中两种光线光强的比值。
表示方法
• • • • ••
垂直纸面的光振动较强
•• •
平行纸面的光振动较强
偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
从自然光获得线偏振光的过程称起偏
用以判断某束光是否是偏振光的器件称作检偏器
(1)利用偏振片获得偏振光
(a)二向色型偏振片 某些晶体对相互垂直的两个光振动分量具有选择吸收的
性能，称为二向色性。
•
光的偏振与波片优秀课件
背景知识
麦克斯韦方程组
D
B 0
E B t
H j D t
D 0
kD0
B 0
kB 0
E B t
kE B
H D t
kH D
物质方程
j E D E B H
平面电磁波光矢量振动形式
E E0e j(tkr)
光-横电磁波
D
E
B(H)
k S
空气
ib
arctan
1.00 1.50
3342
利用玻璃片堆可使反射光和透
射光成为线偏振光
ib
ib
ib ib
入射自然光 I0
• •
ib
•
•
•• • • • •• • ••
•• • ••
玻璃片堆
I 线偏振光
偏振分光镜
(3) 利用双折射产生偏振 （a） 双折射现象
方解石
R2
一束光入射到各向异性的介质
光轴
102o 78o 78o
102o
光轴
负 晶 体 说明
光轴
方解石晶体(冰洲石)
正 晶 体
（1）光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。 （2）单轴晶体与双轴晶体。
光轴
102o 78o 78o
102o
顿隅
方解石晶体(冰洲石)
（b） 双折射光的特性
• 两束折射光皆为线偏振光。 • 寻常光与非寻常光（o光与e光）
n1 • • i i •• •
n2
• •
n1 sin ib n2 sinγ n2 cos ib
布儒斯特定律
tanib
n2 n1
n21
• n1
•
•
•
ib
ib • 线• 偏• 振光
n2
•
•
例 n1 =1.00(空气)，n2 =1.50(玻璃)，则
空气
玻璃
ib
arctan
1.50 1.00
5618
玻璃
光轴与e光构成的平面叫e光主平面。
光轴
e光 的主
o光光矢量垂直其主平面，e光光矢量在
平面
将二向色性的晶体涂敷于
• •
透明薄片上，就成为偏振 片。制成偏振片后，其上
• • •
有一特殊的方向，沿着该
•
方向的光振动不被吸收—
•
偏振化方向。
优点 孔径角几乎达180º，可以做的薄且大，价格低廉
缺点 有颜色，透过率低，消光比差（98%），不能用在大功率场合
自然光经过起偏器后转变成线偏振光,强度为入射自然光强 度的1/2
起偏器
自然光I0
•• •
偏振化方向
线偏振光I
I
1 2
I
0
(b)散射型偏振片 利用双折射晶体的散射起偏
光轴
光轴
NaNO3
Zk2
优点
本身无色，对各波长可见光透过率几乎相同，可做较大通光面积， 适用于反映自然光各种色光成分的彩色电影和彩色电视中
在自然光的光路中插入检偏器，屏上光强减半;检偏器旋转， 屏上亮暗无变化。
• • •• • 光振动平行纸面 光振动垂直纸面 线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差π、 振动相互垂直的两列光波的叠加描述
二、部分偏振光
定义:
部分偏振光在垂直于光传播方向的 平面内沿各方向振动的光矢量都有， 但振幅不对称，在某一方向振动较 强，而与它垂直的方向上振动较弱
部分偏振光的光矢量可分解为两个振幅 不等、振动相互垂直的独立分振动
夹角为60o时，另一束单色自然光穿过它们，出射光强
为I2 ，且 I1 = I2 ，求两束单色自然光的强度之比。
解 设第一束单色自然光的强度为I10 ，第二束单色自然光
的强度为I20 ，根据马吕斯定律
I1
I10 2
cos2 300
I2
I 20 2
cos2 600
I1 I2
I10 1 I 20 3
(2)反射和折射产生的偏振 自然光反射和折射后产生部分偏振光 ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光 ib — 布儒斯特角或起偏角
对偏振光，检偏器旋转一周，光强两亮两暗
部分偏振光，检偏器旋转一周，屏上光强两亮两弱
偏振片对光的吸收遵从马吕斯定律
E' E cos α
I ' I cos2 (马吕斯定律)
E 偏振化方向 E' E cos
当 α 0，I Imax I0 ;
当 α π ，I 0 2
— 消光
例 平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成60夹角。求透
光-横电磁波
自然光
在垂直于光传播方向的平面内
沿各方向振动的光矢量呈对称
分布
任何取向的一个光矢量都可 分解为两个相互垂直方向上 的分量
自然光可分解为两个任意 垂直方向上的、振幅相等 的独立分振动
面对光的传播方向
表示方法
Ex Ey
•••
偏振光
一、线偏振光
光矢量只沿某一固定方 向振动的光为线偏振光
表示方法