光的偏振
光的偏振
四、使用布儒斯特定律进行起偏和检偏
使用反射方法起偏，只需要将入射光以布儒斯特角入射即可。若使 用折射法起偏，就使用玻片堆，通过多次折射就能达到起偏的目的。 使用布儒斯特定律进行检偏的过程较为复杂一些。若使用反射方法是 将玻片以入射光为轴线旋转，观察反射光光强变化。若光强交替变化并 有消光现象，则入射光是线偏振光；若光强交替变化，但没有消光现象， 则入射光是部分偏振光；若光强不变，则表明入射光是自然光。
i0 r0 90
(b)入射角为布儒斯特角时， 反射光为偏振光
根据折射定律 则1
布儒斯特定律
三、讨论
当i=i0时，反射光为完全偏振光，而折射光一般仍然是部分偏 振光，而且偏振化程度不高。因为对于多数透明介质，折射光 的强度要比反射光的强度大很多。例如，当自然光由n1=1的空 气射向n2=1.50的玻璃时，i0=arctan-1(n2/n1)=56.3·，入射光 中平行于入射面的光振动全部被折射，垂直于入射面的光振动 也有85%被折射，反射光只占垂直入射面光振动15%。
§11.1 光的偏振
11.1.1 自然光与线偏振光
光的偏振现象：在一个垂直于光传播方向的平面内考察，光 振动的方向不一定是各向同性的，可能在某一个方向振动强， 在另一个方向弱（甚至为零）的现象。 一、自然光与线偏振光的定义
振动面：光矢量与光传播方向所组成的平面。 如：由原子（或分子）跃迁发出的每一个光波列，都有 其自身的振动方向，故都是线偏振光。
I = I0 cos2 马吕斯定律
讨论： 1）当α=0,π即二者平行时，I=I0，透射光最强； 2）当α=π/2即垂直时，I=0，出现消光现象。
【例1】如图所示，在两块正交偏振片(偏振化方向相互垂直)P1， ， P3之间插入另一块偏振片P2，光强为 I0 的自然光垂直入射于偏 振片P1，求转动P2时，透过P3的光强 I 与转角的关系。
光的偏振现象知识点总结
光的偏振现象知识点总结光的偏振现象是指光波传播时，振动方向只在一个平面上的现象。
在光学领域中，对光的偏振现象进行了广泛的研究和应用。
本文将对光的偏振现象的基本概念和相关知识点进行总结和介绍。
一、偏振光的概念偏振光是指光的电矢量围绕光的传播方向做简谐振动的光波。
光波的振动方向决定了光的偏振状态。
在偏振光中，振动方向保持不变，可以是沿着光的传播方向、垂直于光的传播方向，或者其他方向。
二、光的线偏振线偏振光是指光波的电矢量围绕光的传播方向在同一平面上振动的光波。
线偏振光可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种具有选择性吸收能力的光学元件，可以使特定方向的偏振光通过，而将其他方向的偏振光吸收或衰减。
三、偏振光的分析与检测1. 通过偏振片的旋转可以确定光的偏振方向。
当偏振片的传光方向与光的偏振方向一致时，光会通过偏振片，并且强度最大；当二者垂直时，光会被完全吸收或衰减。
2. 波片是一种具有特定相对光学轴方向和相位差的光学元件，常用于改变或调节光的偏振状态。
例如，四分之一波片可以将线偏振光转化为环形偏振光，半波片可以将线偏振光转化为逆向线偏振光等。
四、偏振光的产生1. 自然光在某些介质中经过反射、折射、散射等现象后，会发生偏振现象。
例如，水平面上的太阳光照射到水面上，反射的光将会偏振为水平方向的线偏振光。
2. 人工产生偏振光的方法包括使用偏振片、液晶器件、光栅等器件对光进行处理，以改变或控制光的偏振状态。
五、偏振光的应用1. 偏振片广泛应用于液晶显示器、电子产品以及光学仪器中，用于改善图像的质量、增强对比度等。
2. 通过偏振镜的使用，可以消除或减弱反射光，防止眩光，提高摄影品质。
3. 偏振光在光学通信、光存储等领域也有着重要的应用。
总结：光的偏振现象是光学中的重要概念，涉及到光的振动方向和变化规律等知识点。
通过对光的偏振现象的深入了解和研究，可以应用于许多实际场景中，如光学显示器、摄影、通信等领域。
对于理解和应用光学原理以及推动光学技术的发展具有重要意义。
光的偏振偏振光的性质与应用
光的偏振偏振光的性质与应用光的偏振和偏振光的性质与应用光是由电磁波组成的，它有一个特殊的性质叫偏振。
偏振光是指光波中的电磁场矢量沿着特定方向振荡的光，它具有许多有趣的性质和广泛的应用。
本文将探讨光的偏振和偏振光的性质以及在科学技术中的应用。
一、光的偏振光是由电磁场的振荡产生的，而电磁场的振动方向有多种可能。
当光波中的电磁场沿着一个确定的方向进行振荡时，我们称之为偏振光。
光的偏振性质可以通过偏振片来观察，偏振片是一种能够选择特定方向光进行透射的光学元件。
二、偏振光的性质1. 光的偏振方式偏振光可以分为线性偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三种方式。
线性偏振光是指电磁场振荡方向固定不变的光，其电场矢量的振动方向可以与光传播方向垂直或平行；圆偏振光是指电磁场振荡方向在垂直于光传播方向的平面内旋转的光；椭圆偏振光是指电磁场振荡方向在垂直于光传播方向的平面内，且振动方向由一个方向逐渐变化到另一个方向的光。
2. 光的偏振特性偏振光的一个重要特性是偏振方向，即电场矢量的振动方向。
偏振片可以选择特定方向的光进行透射，而将垂直于该方向的光进行吸收。
这种特性可以应用于许多领域，如光学器件中的偏振光分析和调制。
3. 线偏振器的原理线偏振器是一种用来产生或选择特定方向线偏振光的器件。
它通常由有机薄膜或金属网格制成，其结构能够产生特定方向的透射。
通过调整线偏振器的方向和角度，可以选择性地改变透射光的偏振方向，实现光的分析、调制和控制。
三、偏振光的应用1. 光学显微镜偏振光在光学显微镜中有广泛的应用。
通过使用偏振片、偏振器和偏振滤光片，可以干扰样品中的光在显微镜中的传播和反射。
这种技术可以提供更多关于样品中微小结构和材料特性的信息，如晶体的方向和组织，纤维的方向和构造等。
2. 光通信偏振光在光通信中也发挥着重要的作用。
利用偏振调制和解调技术，可以实现高速、高容量的光信号传输。
偏振光通信系统可提供更高的信号品质和抗干扰能力，适用于各种长距离和高速数据传输的应用。
光学中的光的偏振与衍射
光学中的光的偏振与衍射光的偏振与衍射是光学领域中重要的概念。
光的偏振指的是光的电场振动方向，在不同的介质中传播时会发生变化。
而光的衍射是指光线经过一个绕射物体或者通过孔隙时产生的光的分散现象。
本文将介绍光的偏振和光的衍射的基本原理和应用。
一、光的偏振光的偏振是指光波中电场振动方向的变化。
一般来说，自然光是无偏振的，它的电场振动方向在各个方向上都是不确定的。
但是在某些情况下，光的振动方向会被限制在一个平面上，这就是偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现。
偏振片是具有规则排列的分子链，当自然光通过偏振片时，只有与分子链排列方向相同的光能够透过，而其他方向的光则被阻挡。
因此，偏振片可以将自然光转化为偏振光。
光的偏振在许多领域中都有重要应用，例如显微镜、光学检测和光通信等。
通过控制光的振动方向，可以实现更精确的成像、检测和通信。
二、光的衍射光的衍射是指光线通过一个绕射物体或者通过一个孔隙时产生的光的分散现象。
当光线遇到一个绕射物体时，它会发生弯曲并从不同的方向分散出去。
这种现象可以用傍晚夕阳下窗户的模样来形象地理解。
光的衍射现象在日常生活中也有很多应用。
例如，CD、DVD等光盘的读取原理就是利用了光的衍射现象。
当激光光束照射在光盘表面刻有微小螺纹的部分时，光线会发生衍射，通过检测衍射光的强度和相位变化，可以将光盘上的信息解码。
此外，光的衍射还广泛应用于干涉仪、衍射望远镜等光学设备中。
通过精确地控制光的干涉和衍射现象，可以实现高分辨率的成像和测量。
三、光的偏振与衍射的关系光的偏振和衍射是密切相关的。
当偏振光通过一个孔隙或者绕射物体时，它的振动方向会发生变化，导致光的分散现象。
同样，通过控制光的偏振状态，也可以改变光的衍射效果。
例如，在光学应用中常用的偏振衍射光栅就是通过通过光的偏振和衍射相结合的技术实现的。
偏振衍射光栅可以将不同偏振方向的光分散到不同的位置，从而实现光的分光和调制。
此外，通过使用偏振光进行光的衍射实验，还可以研究物质的光学性质和结构。
光的偏振现象及解释
光的偏振现象及解释光是一种电磁波，它具有波动性和粒子性的双重特性。
而光的偏振现象则是光波在传播过程中振动方向的特定性质。
本文将介绍光的偏振现象的背景知识以及其在不同领域的应用。
1. 光的偏振背景知识1.1 光的电磁波性质根据经典电动力学理论，光是由电场和磁场交织而成的电磁波。
光波的传播是通过电场和磁场的相互作用而实现的。
在电磁波中，电场和磁场都是垂直于波传播方向的向量，且它们的振动方向也垂直于彼此。
1.2 偏振光的定义当光波中的振动方向限制在特定的方向上时，我们称之为偏振光。
偏振光可以是沿着任意一个平面方向振动的，也可以是只在一个方向上振动的。
2. 光的偏振现象2.1 光的偏振方式光的偏振方式可以分为线偏振、圆偏振和随机偏振三种。
线偏振光的振动方向沿着固定的直线，圆偏振光的振动方向随时间呈现旋转的圆轨迹，而随机偏振光则是无规则地在各个方向上振动。
2.2 光的偏振产生原理光的偏振现象可以通过多种方式产生，其中包括反射、折射、吸收和散射等过程。
在这些过程中，光波与物质相互作用会改变光的振动方向，从而产生偏振现象。
3. 光的偏振应用3.1 光学器件光的偏振现象在光学器件设计中起到了重要的作用。
例如，偏振片是一种被广泛应用的光学器件，它可以选择性地通过或阻挡特定方向上的光波，用于光的偏振分析、显示器件和光学仪器等。
3.2 光通信在光通信领域，光的偏振特性也被广泛应用。
利用光的偏振现象，可以提高光信号的传输距离、提高通信的性能和保障通信的安全性。
3.3 化学分析光的偏振现象在化学分析中也扮演着重要角色。
通过测量样品对偏振光的旋光度，可以得到有关样品化学性质的信息，用于判断其构成和浓度等参数。
4. 小结光的偏振现象是光波传播过程中的一种特殊性质，它与光的振动方向密切相关。
了解光的偏振现象有助于我们理解和应用光学技术。
通过光的偏振，我们可以设计出各种光学器件，应用于光通信、化学分析等领域，推动科学技术的发展。
《光的偏振》课件
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
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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。
光的偏振与偏振定律
光的偏振与偏振定律光是一种电磁波，具有振动特性。
当光通过介质传播时，它的振动方式可以是多样的，其中之一就是偏振。
光的偏振性质对于很多光学应用和科学研究具有重要意义。
在本文中，我们将介绍光的偏振现象及其相关的偏振定律。
一、光的偏振现象光的偏振是指光波中电场矢量振动方向的特性。
普通光是一种无偏振光，即电场矢量在各个方向上都随机振动，没有明显的偏好方向。
而偏振光则呈现出特定的振动方向，电场矢量只在一个特定平面上振动。
二、偏振器与透偏光要获得偏振光，常用的方法是使用偏振器。
偏振器是一种光学元件，可以选择性地传递特定偏振方向的光线，将其他方向的光线吸收或反射。
常见的偏振器有偏振片和偏振镜等。
偏振片是由一系列并排的分子链组成的，这些分子链只允许一个特定方向的光通过，其他方向的光则被吸收。
当普通光通过偏振片时，只有与偏振片允许的方向相一致的光能够透过，形成透偏光。
三、马吕斯定律法国物理学家马吕斯于1808年提出了偏振定律，描述了光的偏振性质与其传播方向之间的关系。
马吕斯定律可以总结为以下几点：1. 光波的偏振方向与入射角无关：偏振方向完全由偏振器决定，与光波入射角度无关。
2. 入射光垂直于偏振方向时完全反射：当入射光的偏振方向与偏振器垂直时，光将完全被反射。
这一现象被称为布儒斯特角。
3. 入射光与偏振方向平行时完全透射：当入射光的偏振方向与偏振器平行时，光将完全透过偏振器。
四、偏振光的应用光的偏振性质在很多领域都有广泛的应用，以下是其中的几个例子：1. 3D电影与电视：在3D电影和电视中，通过使用偏振光的特性来实现立体影像效果。
观众戴上特制眼镜，每只眼睛只能看到不同方向的偏振光，从而形成立体影像。
2. 液晶显示屏：液晶显示屏是光的偏振特性的应用之一。
通过在液晶屏幕中引入偏振片和电场，可以控制液晶分子的排列方向，从而控制光的透过与阻塞，实现图像显示。
3. 光传输与通信：在光传输与通信系统中，利用光的偏振性质可以增加信号的传输容量和稳定性。
光的偏振
晶体中：
d
Ao A sin 沿光轴方向； Ae A cos 垂直光轴方向 2 ( no ne ) d 射出晶体后： 合振动情形： 0, ,2 为线偏振光；
Ao Ae , 2 为圆偏振光； Ao Ae , 是其它角时，为椭圆偏振光。
e光
e光 上述两种棱镜得到的偏 振光质量非常好，但棱 镜本身价格很高，因而 使用较少。
e
o
o光
四、吸收法产生偏振光
二向色性
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。
将二向色性的晶体涂敷于透明薄片上，就成为偏振片。 偏振片是常用的起偏器和检偏器，每个偏振片上都标有 偏振化方向。
1 I1 I 0 2
1 I 2 I 0 cos 2 60 2
I2 1 2 1 cos 60 0.125 I0 2 8
(2) 有吸收时，有
I2 1 1 2 (1 10%) 0.10 I0 8 10
五、偏振光的干涉
椭圆偏振光
起偏器 光轴
A
晶片
Ao Ae
α ，I 0 2
— 消光
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 解 设自然光的光强为I0 ,偏振光的光强为I
1 I max I 0 I 2 1 I min I 0 2
I 2I 0
I max 5I min
I0 1 I 2
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30 o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60 o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。
光的偏振与折射率
光的偏振与折射率光是一种电磁波，它能够传播并携带能量。
而光的偏振是指光波的振动方向，并且光的偏振会与介质的折射率相关。
在本文中，我们将探讨光的偏振与折射率之间的关系。
1. 光的偏振光波的振动方向可以被分为三种：纵波、横波和圆偏振波。
其中，纵波是指光的振动方向与传播方向相同的光波。
横波是指光的振动方向与传播方向垂直的光波。
而圆偏振波则是指光的振动方向以圆周运动的方式进行的光波。
2. 光的折射当光从一个介质传播到另一个介质时，其传播速度会发生改变，这就是光的折射现象。
光的折射行为可以由斯涅尔定律来描述，即入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两个介质的折射率之比。
3. 光的偏振与折射率之间的关系光的偏振与介质的折射率之间存在一定的关系。
当入射光为横向偏振波时，折射光也将保持横向偏振。
但是，当入射光为纵向偏振波或圆偏振波时，折射光则可能会发生偏振状态的改变。
折射率是介质对入射光强度的改变程度的度量。
一般来说，折射率与光的偏振状态是相关的。
具体来说，当光的振动方向与介质的分子或原子的取向相关时，折射率将发生变化。
例如，某些晶体材料具有偏振特性，光在这些晶体中的折射率会因光的偏振状态的不同而有所差异。
4. 应用光的偏振与折射率的研究在许多领域都有应用价值。
在光学领域，对光的偏振与折射率的研究有助于设计和制造偏振器、光学滤波器等光学元件。
此外，光的偏振与折射率的关系还可以应用于现代通信技术中的偏振光通信、光纤传感等领域。
总结：光的偏振与折射率之间存在着密切的关系。
光的偏振可以分为纵波、横波和圆偏振波，而折射率是介质对光的传播速度和光的偏振状态的改变程度的度量。
这种关系在光学和通信等领域具有广泛的应用。
通过深入研究光的偏振与折射率的相互关系，我们可以更好地理解光的传播行为，并将其应用于实际的科学研究和技术开发中。
光的偏振与光电效应
光的偏振与光电效应在日常生活中，我们经常使用光和光学器件，但是对于光的性质和特性却往往了解甚少。
光的偏振和光电效应作为光学领域中的两个重要概念，对于我们理解光的本质和应用具有重要意义。
一、光的偏振在光学中，我们通常将光视为一种电磁波。
而光的偏振则说明了光波振动方向的特性。
偏振光是指光波中只存在一个确定的振动方向，而不是在所有方向上均匀振动。
这种偏振性质使得偏振光在很多应用中发挥了关键作用。
1.1 光的偏振特性英国科学家麦克斯韦尔在19世纪发现，光波的振动方向与电场的振动方向垂直。
根据光的偏振特性，我们可以将光分为水平、垂直和其他任意方向的偏振光。
1.2 偏振光的应用由于偏振光具有确定的振动方向，因此在光学通信、显微镜、液晶显示器等领域有着广泛的应用。
例如，在液晶显示器中，通过控制偏振片的方向，可以实现显示屏的亮度和颜色的调节。
二、光电效应光电效应是指光照射到物质表面后，材料中的电子被激发而跃迁到导带中的现象。
光电效应的研究对于理解光与物质相互作用过程和应用于光电器件具有重要的意义。
2.1 光电效应的基本原理根据爱因斯坦的解释，光电效应的产生是由于光的能量激发了物质中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
光电效应的明显特点是跟光照射强度及光频率有关。
2.2 光电器件的应用光电效应在现代科技中有着广泛的应用。
例如，太阳能电池就是一种利用光电效应将光能转化为电能的器件。
另外，光电效应还应用于光电传感器、光电二极管等光学器件中，广泛应用于通信、测量和图像处理等领域。
三、光的偏振与光电效应的关联光的偏振和光电效应看似是两个相互独立的概念，但实际上它们之间存在一定的联系。
在光电效应中，光的偏振会影响光子对物质表面的能量传递。
例如，当偏振光垂直于金属表面时，光电效应更容易发生。
此外，光电效应又可以用于检测光的偏振。
通过对光电效应产生的电流方向和强度进行测量，可以判断光的偏振方向和强度。
光的偏振和光电效应作为光学中的两个重要概念，在理论和应用方面都有着广泛的研究价值。
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一. 马吕斯定律
I ' I cos 2
当 α 0，I I max
(马吕斯定律)
二. 布儒斯特定律
π I 0 ; 当 α ，I 0 — 消光 2
ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光
n2 tanib n21 n1
1
I II 2
III
I
§14.13 晶体的双折射现象
一. 双折射现象
1.双折射
方解石
R2 R1
双折射现象
一束光入射
到各向异性的介质后出现 两束折射光线的现象。
s
2. 寻常光和非寻常光
n1 n2
i
o
e
e光
e
o光
o光
e光
两折射光线中有一条始终在入射面内，并且折射角的正弦 与入射角正弦之比等于常数。即遵从折射定律，称为寻常 光，简称 o 光
另一束折射光一般不在折射面
内， 不遵循折射定律， 即 sin i 常数 sin e 称为非常光，简称 e 光.
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该 方向称为晶体的光轴。 例如 方解石晶体(冰洲石)
光轴是一特殊的方向 , 凡平行于此 方向的直线均为光轴。 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
I 2 2.25I1
§14.12 反射和折射产生的偏振 布儒斯特定律
一. 反射和折射产生的偏振
自然光从空气入射到玻璃后，在反射光束中， 偏振方向垂直入射面的振动比平行的振动强， 而在折射光束中，平行的振动比垂直的振动强。
n1
i i
n2
自然光反射和折射后产生部分偏振光
二. 布儒斯特定律
一般,部分偏振光可看成是线偏振光和自然光的混合 部分偏振光的表示法
平行板面的光振动较强
垂直板面的光振动较强
四. 偏振度
部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合,设部分偏振 光的强度为Ii ,其中自然光强度为In ，线偏振光的强度为Ip , 则有
Ii I n I p
Ip Ip 偏振度 p Ii I p I n
空气 玻璃 玻璃 空气
1.50 ib arctan 5618 1.00 1.00 ib arctan 33 42 1.50
玻璃片堆起偏和检偏
入射自然光 I 0
i0
玻璃片堆
I 线偏振光
例
n1
i i
e光沿不同 方向的传播速 率不相同，其 波面是以光轴 为轴的旋转椭 球面.
光轴 v o t
v e t
正晶体 光轴
v 0 v e n0 ne
负晶体
v 0 v e n0 ne
光轴
o t
υ e t
o t
υ e t
寻常光与非常光在光轴方向速率相同，在光轴处球面与椭球相切
例 设在两互相正交的偏振片中夹有一个以
旋转的偏振片。
试求：以自然光入射时，系统透射光的强度变化规律？ P3 P1 解：如果没有 P 则
I3 0
在任意时刻
3
I0
I1
P2
t I 3 I 2 cos 2
2
I2
I3
2 I0 I 1 cos 2 2 2 0 cos sin ( ) 2 2 4
p 1 0 p 1 p0
线偏振光
部分偏振光
自然光
§14.11 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
一. 起偏和检偏
起偏器 自然光I0 线偏振光I 检偏器
α
线偏振光I'
偏振化方向
1 I I0 2
I ' ?
二. 马吕斯定律
IE
2
I ' E ' E cos α
2 2 2 2
78
o
光轴
102 78 102
o o o
4. 主平面
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. 光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面.
o光和e光是光矢量振动方向不同的线偏振光
光轴
o 光的光矢量振动方向 与 o 光主平 面垂直，总是与光轴垂直.
共轴放置，用强度为 振片的光强为：
P1 , P2
I1 2 I2 I ( I 2 cos ) 2 I1 2 2 2 ( I cos ) cos I ' I cos 2 2
o o
I1
I
I'
I1 2 I I cos 0,180 ,360 max 2 2 90 o ,270 o I min 0 —— 消光位置
§14.10 线偏振光
一. 线偏振光 (平面偏振光)
y
自然光
振动面
面对光的传播方向观察
O
z
E
x
(光振动垂直板面)
线偏振光的表示法
(光振动平解
Ex E cosα
Ey
E
E y E sin α
α
Ex
二. 自然光 普通光源随机发射出大量原子光波列
E
E ' E cos
π 2
— 消光
I ' I cos
(马吕斯定律)
当 α 0，I I max I 0 ; 当 α ，I 0
例 一束部分偏振光,当它通过一偏振片时,发现光强取决于偏 振片的取向,且最大可以变化 5 倍。
求 此光的偏振度。 解
Ii I n I p I p 2In
π i1 2
i1
b
i2
c
如图安排的透明介质，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅰ三个交界面相互平行。 一束自然光由Ⅰ中入射。试证明：若Ⅰ，Ⅱ交界面和Ⅲ，Ⅰ 交界面上的反射光1，2都是线偏振光，则必有n2=n3。
1
2
I
II III
I
证明：
tg α n 2 /n 1 , β α 90 tg γ n 1/n 3 n 2sin β n 3sin γ tg βgβ/t n 3 /n 2 sin βinβ/s 1/cos β 1/cos γ 即：β γ n2 n3
·
o光
·
o 光的主平面
光轴
e 光的主平面
e光
B
光轴
C
D
5. 正晶体、负晶体 o 光:
no
c ( o 光主折射率) vo
e 光:
ne
c ( e 光主折射率) ve
光轴 o光沿不同 v o t 方向的传播速 率相同，其波 面是球面
依题意得
1 1 I n I p 5( I n ) 2 2
Ip Ip 2 p Ii I p I n 3
例 将两块理想的偏振片
I 1 自然光 和强度为 I 2 的平面偏振光同时垂直入射到 P 上，从 P 透 1 1 射之后，又入射到 P2 上。 设平面偏振光与 P 成 角。 1 求将 P2 以光线为轴转动一周，该系统透射光强的变化？ P1 P2 解：自然光与偏振光通过第一块偏
i
s
例 将一块介质板放在水中，板面与水平面之间的夹角为θ， 水的折射率1.33，空气折射率1.00，介质板折射率1.68. 求 欲使从水面和介质板表面反射的光均为线偏振光，介质板 板面与水平面之间的夹角θ. 解 i1和i2都为布儒斯特角时， 两反射光均为线偏振光 .
由布儒斯特定律，有 n介质 1.68 n水 tani1 1.33 tani2 n水 1.33 n空气 在三角形abc中 π π i2 π 2 2 a π i2 i2 i1 2 1.68 π arctan1.33 arctan 1.33 2 14.71
e 光的光矢量在 e 光主平面内，其与光轴 的夹角随传播方向而改变.
说明
光轴在入射面时，o 光主平面和e 光主平面重合，此时 o 光振动和e 光振动相互垂直.
一般情况下，两个主平面并不重合，所以o 光和e 光的 光矢量方向也不相互垂直. 但是由于一般两个主平面夹 角很小，故可认为o 光振动和e 光振动仍然相互垂直。
n1
i i
n2
n2
n1
B
i iB
n1
iB
n2
n2
n1 n2
iB iB
n2 n1
画出相应的反射光，折射光 的方向及偏振态
测得从一池水的表面反射出来的太阳光是线偏振光,求此时太阳处 在地平线的多大仰角处?(水的折射率为1.33) 解
n2 i0 i arctg 2 n1 n2 o arctg 36.9 2 n1
300
600
S
. .. .
I0
..
. .. . . .
P2 I1 2
P1 P1 P3 P1 解: 入射光通过偏振片I和II后,透射光强为
插入偏振片III后,其透射光强为
1 I1 I 0 cos 2 60 0 2