一、自然光和偏振光.pptVIP

波动光学补充思考题 后续内容自由了解 光的调制课堂练习： 最小转45度 （B）P （B） （D） 解： （D） 平行 一、自然光和偏振光 一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的光振动。 自然光的表示法： 光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性。 1.自然光 振动面：光的振动方向与光的传播方向构成的平面。 光的偏振: 光波的振动方向相对传播方向的不对称性。 光矢量 振动面 v 0 H E 光的偏振态: 光矢量在与光传播方向垂直的 平面内的振动状态。 2. 线偏振光和部分偏振光 偏振方向:光矢量 的方向 光波的光矢量方向始终不变，只沿一个固定方向振动。 一束线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、相干的线偏振光。 E Ey Ex y x ? 线偏振光(完全偏振光) E 播 传 方 向 振 动 面 线偏振光的表示法： 光振动平行板面 光振动垂直板面 部分偏振光是自然光与线偏振光的混合 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。 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 · · 部分偏振光的分解 部分偏振光 · · · · · · 偏振度： 讨论： ?部分偏振光 ?自然光 ?完全偏振光 自然光强度 完全偏振光强度 椭圆偏振光：光矢量末点的运动轨迹是正椭圆或斜椭圆。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。 3. 椭圆偏振光和圆偏振光 圆偏振光 线偏光 椭圆偏振光 圆偏振光：光矢量大小保持不变 椭圆偏振光和圆偏振光都是完全偏振光，均可等效 为两个具有恒定相位差、相同振动频率、振动方向 相互垂直的线偏振光。 二、起偏和检偏 起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。 检偏：检查入射光的偏振性。 透 光 轴 方 向 自然光 偏振片 线偏振光 1、偏振片的起偏和检偏 将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。 线偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化，有消光现象 自然光通过旋转的检偏器，光强不变。 部分偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化。 自然光通过起偏器，成为线偏光 注意自然光通过偏振片后光强的变化 I ? P 待检光 I不变?？是什么光 I变，有消光?？是什么光 I变，无消光?？是什么光 如果入射线偏振光的光强为I1，透过检偏器后，透射光的光强I为 三、 马吕斯定律 ?-----线偏振光的振动方向与检偏器的透射轴方向 之间的夹角。 E1 ? E1cos? 检偏器 透射轴 线偏振光 振动方向 ——消光 光强的调制:在透振方向正交的起偏器M和检偏器 N 之间，插入一片以角速度 旋转的理想偏振片 P，入射自然光强为 , 试求由系统出射的光强是多少？ 每旋转偏振片P一周， 输出光强有怎样的变化？ ? ? ? 每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四零”。 所以：?t=00,900,1800,2700时，输出光强为零。 ?t=450,1350,2250,3150时，输出光强为 。 ? ? ? 四、布儒斯特定律----反射光和折射光的偏振 自然光 部分 偏振光 反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化 部分 偏振光 这时反射光成为其振动方向垂直于入射面的线偏振光。 布儒斯特定律 反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一特定值i0且满足 自然光 线偏振光（光强弱） 部分偏振光光强很强 起偏振角 布儒斯特角 利用玻璃片堆产生线偏振光 ib (接近线偏振光) 玻璃片堆 最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光 方解石晶体 实验一 在各向同性的介质中S’是点物S 的象 天然的方解石晶体是双折射晶体 实验二 A B S S’ 1、双折射现象 五、 晶体的双折射 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 光 光 双 折 射 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 纸面 方解石 晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 光 光 当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转 双 折 射 纸面 方解石 晶体 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。 n1 n2 i ro re (各向异 性媒质) 自然光 寻常光：对于晶体一切方向都具有相同的折射率 ( 即波 速相同），且在入射面内传播，简称它为O光。 寻常光线(o光)