光波的偏振20**年_1

13.1 光波26光波

光波的叠加光波的衍射光波的偏振光程

§§13§13.2 光波的叠加§13.3 分波阵面干涉§13.4 分振幅干涉§§13.5 光波的衍射§13§13.6 光波的偏振§13.7 双折射

§13.6 光波的偏振

13.6.1

偏振光和自然光13.6.2

起偏和检偏

Malus定律

13.6.3

反射与折射光的偏振

13.6.1

偏振光和自然光

电磁波是横波，其振动方向垂直于传播方播方向，在振动平面内，光波有不同的振，在振动平，波有同的振动状态。

就光的振动状态，光可以分为：自然光部分偏振光线偏振光

椭圆

偏振光

园偏振光

13.6.1

偏振光和自然光

自然光：自然光各方向的振动光矢量都存在

可以将其他的方向的的光按图中方向分解

13.6.1

偏振光和自然光

线偏振光

线偏振光仅存在一个方向振动的光矢量

13.6.1

偏振光和自然光

部分偏振光

部分偏振光在一个方向

振动的光矢量比其他方向振动的光矢量强

13.6.1

偏振光和自然光

椭圆和圆偏振光

椭园和圆偏振光是由两个相互垂直的光矢量干涉形成的偏振光

自然光线偏振光部分偏振光圆偏振光椭圆偏振光

13.6.2

起偏和检偏Malus定律

起偏

检偏

检偏

Malus定律：

α

AN=A0cosαAT=A0siniα

AA0

N

α

AT

例题：正交偏振片，P1、P3之间加一偏振片P2，光强为I0的自然光垂直入射偏振片P1，求转动P2时，透过P3的光强I与转角的关系。

A0

检偏

AA2

A3

起偏

检偏

自然光在各向同性媒质反射和折射时，反射和折射光是部分偏振光。

i

•当入射角为Brewster角时，反射光是线偏振光，折射光仍然是部分线偏振光。入射光为自然光

i0

n1

in0为Brewster角

2

γ

i0

i0

i0

i

i

§13.7 双折射

13.6.1

双折射现象

13.6.2

波晶片偏振光的干涉

13.6.1双折射现象

光的折射定律给出光折射的规律，一条，

入射光只有一条折射光，但是有一类晶体物

质，一条入射光对应两条折射光，这种现象，，

称为双折射。

13.6.1双折射现象

一双折射的基本特点：

9双折射中的两条光线中有一条符合常规折射定律，称为寻常光，简称o光；而另一条不符合合折射定律，称为射定称为非寻常光，简称e光。

9光线垂直入射时，以入射光为轴旋转晶体时光线垂直入射时以入射光为轴旋转晶体时，e光也随之转动。

9o光和光e光是偏振光光偏振光。

13.6.1双折射现象

三有关双折射的定义：

9晶体的光轴：晶体内存在一个特别的方向，光线沿这一特定的方向传播，o光和e光的传播速度相同，不发生双折射。晶体有单轴晶体和多轴晶体。9光线的主平面：在晶体中传播的光线与晶体主平面在晶体中传播的光线与晶体光轴组成的平面称为该光线的主平面。晶体中o光和e光有各自的主平面。光有各自的主平面

9o光的振动方向垂直于o光的主平面。

9e光的振动方向平行于e光的主平面。

13.6.1双折射现象

当晶体的光轴在入射面内时，o光和e光的主平面重合，o光和e光的振动方向相互垂直。Vone负晶体e光

i

o光

光轴

o光的振动方向垂直于o光的主平面。

e光的振动方向平行于e光的主平面。光的主平面

13.6.1双折射现象

当晶体的光轴垂直于入射面内时，o光和e光的主平面不重合。的平合

Vone负晶体

i

光轴

o光的振动方向垂直于o光的主平面。

e光的振动方向平行于e光的主平面。光的主平面

13.6.1双折射现象

当晶体的光轴垂直于入射面内时，o光和e光的主平面不重合。的平合

Vone负晶体e光

i

光轴o光

o光的振动方向垂直于o光的主平面。

e光的振动方向平行于e光的主平面。光的主平面

13.6.1双折射现象

四用惠更斯原理解释双折射

点光源在传播时，如果光束各向同性，波面是球面；如果光束各向异性，波面不是球面。实验表明：

¾o光的波面是球面光的波球

¾e光的波面是旋转椭球面

利用惠更斯原理可以解释双折射

13.6.1双折射现象负晶体的折射率Vone

Ve

光轴Vo正晶体的折射率Vo>Ve no

13.6.1

双折射现象

负晶体光轴在入射面内，与晶体表面平行，光线垂直入射。

在晶体中传光轴

播的光线与晶体o光光轴组成的平面称为该光线的主o光e光

平面

e光

13.6.1

双折射现象

负晶体光轴在入射面内，与晶体表面平行，光负晶体光轴在入射内与晶体表行光线平行斜入射。

光轴

O光的波前

o

e

e光的波前

13.6.1

双折射现象

负晶体光轴垂直射面，与晶体表面平行，光线平行斜入射。

o光的振动方向垂直于o光的主平面。

o

e

e光的振动方向平行于E光的主平面。行于光的主平面。

光轴

13.6.1

双折射现象

负晶体光轴在入射面内，与晶体表面不平行，光线平行斜入射。

光轴

e

o

13.6.2

波晶片偏振光的干涉

9o光就是振动方向与主平面垂直的光。9e光就是振动方向与主平面平行的光。当光轴在光线入射面内时，o光和e光的主平面重合o光e光的振动方向相互垂直。光的振动方向相互垂直

两个相互垂直的同频率振动合成结果

是园或是椭圆

13.6.2

波晶片偏振光的干涉

入射光是自然光时，o光e光虽然形成，但不能合成稳定的干涉结果

入射光是偏振光时，o光e光不但分开，而且由于晶体内的o光e光是同一偏振光分离出来的光线，光是同偏振光分离出来的光线

能合成稳定的干涉结果，形成稳定园或椭圆偏振光。

随光线的进入，o光e光速度不同，行进相同的距离，光程不同。如果在空间上不使它们分离，则其合成是相互垂直振动的合成。

13.6.2

波晶片偏振光的干涉

线偏振光垂直入射双折射晶体，o光与e光没有分开。干涉形成园或椭圆偏振光。

Ae=AcosαAo=Asinα

EαO

光轴

负晶体no>ne

对于负晶体对负晶体，e光光超前前o光正晶体no

对于正晶体，e光落后o光。

出现消光

无光强变化

自然光和圆偏振光

¼波片

圆偏振光偏振光

自然光

无光强变化

自然光部分偏振光线偏振光圆偏振光椭圆偏振光

出现消光出现光强变化

转动偏振片

出现消光

部分偏振光

椭圆偏振光

椭圆偏振光部分偏振光

无消光

线偏振光

以光线为轴转动偏振片

作业

−T31

−T32−T33−T34

13131313