第17章光的偏振1.ppt

沿光轴方向入射的光束，通过晶体不发生双折射，说明o光和e光在光轴上传播速度和折射率相同。 3) 晶体的主截面 由光轴和晶体表面的法线所组成的平面。 例如，方解石的主截面是一平行四边形。 4)晶体的主平面 晶体中光线与晶体光轴构成的平面。 o光和e光有各自的主平面。 o光和e光都是线偏振光，o光的振动方向垂直于自己的主平面，e光的振动方向平行于自己的主平面。 当入射光的入射面与晶体的主截面重合时，o光和e光都在入射面内且振动方向互相垂直。 · o光 光轴 o光的 主平面 · · · e光 光轴 e光的 主平面 * Ch.17 光的偏振 * 大学物理学电子教案 物电学院教学课件 第十七章 光的偏振 Chapter 17 Polarization of Light 光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性。 光的偏振现象证实了光的横波性。 这些都是对光的电磁理论的有力证明。根据麦克斯韦电磁理论，光是一种电磁波。在光与物质相互作用时，主要是横向振动着的电矢量E起作用，电矢量E的各种振动状态使光具有各种偏振态。本章主要讨论： 光的偏振态──光矢量在垂直于传播方向的平面内的各种振动状态。根据振动状态的不同，将光分为：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。本节讨论各种偏振态的性质及其转化。 偏振光的产生与检验──利用光的反射和折射，以及某些晶体的双折射。 偏振光的应用──偏振光干涉，人为双折射和旋光现象。 重点是两个基本定律：马吕斯定理和布儒斯特定律。 引 言 基本要求 1. 理解自然光和偏振光，掌握马吕斯定律及布儒斯特定律； 2. 了解双折射现象及偏振光的干涉现象； 了解椭圆偏振光和圆偏振光的产生机理及波片的作用，会用简单的方法区分自然光、线偏振光、部分偏振光等。 本章习题(共 7 题)： -17 – 1～5，7，8。 一、光的偏振态 1、横波和纵波的区别——偏振 纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题； 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。 定义：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。 说明：只有横波才具有偏振现象，偏振现象是横波区别于纵波的最明显的特征。 振动面：横波的传播方向与振动矢量构成的平面。 §17-1 自然光和线偏振光 振动面 2、光的偏振性 对于平面电磁波，电场强度矢量——光矢量的振动方向于传播方向垂直。 光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光的偏振性。 光的偏振性说明光波是横波. 光的偏振态：光是一种横波，光的振动矢量(光矢量或电矢量)与光的传播方向垂直。在与光的传播方向垂直的二维平面里，光矢量可有各式各样的振动状态。 平面偏振光或线偏振光：光矢量的振动只限在包含传播方向的某一个确定的平面(偏振面)内。 自然光：无限多个振幅相等、振动方向任意、彼此之间没有固定相位关系的光振动的组合。 1、线偏振光 2、部分偏振光 光波中不同方向上的光振动振幅不等，在某一方向上振幅最大，而与之垂直的方向上的振幅最小，则称为部分偏振光。 特点：部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。 线偏振光的表示 部分偏振光的表示 振动面 u 在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全线偏振光。 二、偏振态的分类 3、自然光 各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。 ? ? ? ? ? ? 特点： 在所有可能的方向上，光矢量沿各方向振动的概率均等，光矢量的振幅都相等； 自然光可分解为振动方向相互垂直但取向任意的两个线偏振光，它们振幅相等，没有确定的相位关系，各占总光强一半。 自然光的表示方法：圆点与短线等距离地交错、均匀地画出。 ... x y 椭圆偏振光 4、椭圆偏振光和圆偏振光 同一方向上传播的两列频率相同的线偏振光，如果它们的振动方向互相垂直，并具有固定的相位差?，则对于不同的相位差? ，它们的合成光振动矢量末端的轨迹既可以是直线，也可以是椭圆或圆(振幅相等时)。 在迎光矢量图上，光矢量端点沿逆时针方向旋转的称为左旋偏振光；沿顺时针方向旋转的称为右旋偏振光。 线偏振光 右旋圆 偏振光 [例] 具体分析右旋圆偏振光的物理图象。 [解] 在任一点z=z0处：对于沿z轴方向传播的右旋圆偏振光，可以分解为在x和y轴方向上的光振动，即 且有 则 y x z ( 1 )在任一点z=z0处，为简单起见令 z0=0，则 y x 这表示迎着光传播