光的偏振性质.PDFVIP

普通物理實驗講義 光的光的偏振偏振性質性質 光的光的偏振偏振性質性質 目的目的：： 目目的的：： 1. 觀測線偏振光通過偏振片的穿透率變化。 2. 觀測「垂直偏振」以及「平行偏振」兩種現偏振光，在不同的入射角之下，反射率的變 化。藉此測量，可具體了解當入射角為「Brewster’s Angle」時，平行偏振光的反射將會 下降至最低值。 原理：原理 ： 原理原理 ：： 一、Malus’定律 光是電磁波的一種，而電磁波的偏振方向，則是定義為電磁波的電場震盪方向。在真空中或者在 均勻的介質當中，這樣的偏振方向是與電磁波的行進方向互相垂直的。如圖一(a) ，電磁波的行進 方向是沿著 x 軸，而其偏振方向則為 y 軸的方向。表示偏振方向的方法，通常是在垂直於電磁 波行進方向的平面上，以電場震盪方向與某個參考方向的夾角來表示。如圖(b) ，如果以y 軸為 參考方向的話，此電磁波的偏振角度為 0° 。 v v v 圖一、(a) 電磁波的電場E 與磁場 B 的關係。(b) E 在垂直面上的震盪方向。(摘 Halliday ：Fundamentals of Physics) 不過，在自然界當中常見的光波（或者電磁波），其電場的偏振方向通常是充斥在每個角度上 的。換句話來說，在同一道光束當中，是由許多角度方向的電場共同組成的，如圖二(a) 。這樣的 電磁波，其偏振特性被描述為｢非偏振的｣（unpolarized ），例如太陽光、炙熱燈泡所發出的光等 等。如果光束的電場只沿著單一角度進行震盪，則以偏振特性而言，這個光束的通常被稱為｢線 性偏振的光｣（linear polarized light ）。｢線性偏振｣的涵義，是以面對線性偏振光的行進方向來觀 察時，隨著時間的演變，電場是在一條線的方向上進行往返震盪的，如圖一(b) 。 v v 圖二、(a) 非偏振光的電場E 震盪方向。(b) 任一個電場 E 皆可以垂直的兩個分量來表示。(摘 Halliday ： Fundamentals of Physics) 2013-04-08 1 / 9 普通物理實驗講義 如果以向量來解析的話，電磁波的電場也可以看成由是互相垂直，而且頻率、波長是相同的兩個 電場分量所合成的。以｢線性偏振波｣的例子來說，這兩個電場分量又必然是得維持0°或90° 的相 位差。如果這兩個電場分量的相位差是其他的角度，則所合成的電場方向將會隨著時間而改變。 這樣的電磁波則被稱為｢圓偏振的｣（circular polarized ）或者是｢橢圓偏振的｣（elliptic