第三章光的偏振 §1光的偏振状态 光的偏振证明了光的横波性 线偏振光 光矢量只在一个固定平面内沿个固定方向振动的光叫线偏振光(平面 偏振光) 方 向 传 E 迎着光的传播方向看 振动面 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解。 EE =Ecosa 依赖于x,y E=Esin a 方向的选取 E ▲线偏振光的表示法 +++ 光振动垂直板面 光振动平行板面 自然光
1 第三章 光的偏振 §1 光的偏振状态 光的偏振证明了光的横波性。 一.线偏振光 光矢量只在一个固定平面内沿一个固定方向振动的光叫线偏振光（平面 偏振光）。 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解。 = = sin cos E E E E y x ▲线偏振光的表示法： 二.自然光 · 迎着光的传播方向看 E Ey Ex y x ··· · · 光振动垂直板面 光振动平行板面 依赖于 x , y 方向的选取 E 传 播 方 向 振 动 面 t
普通光源各原子发光是独立的,每个波列的振幅、相位和振动方向都是 随机的,它们对其传播方向形成轴对称分布。这种大量的、平均振幅相同、 振动方向任意、彼此没有固定相位关系的光振动的组合叫自然光 没有优势方向 自然光的分解 自然光可分解为两个振动方向相互垂直、振幅相等、无固定相位差 的振动。即一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直、等振幅、不相干的 线偏振光 自然光沿x、y方向分解后,其Ex和E无固定关系,它们是彼 此独立的振动: 与x,y方向选择无关 总光强I=1,+I,一非相干叠加 2 ▲自然光的表示法: 三部分偏振光( partially polarized light) 彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的 大量光振动的组合称部分偏振光
2 普通光源各原子发光是独立的，每个波列的振幅、相位和振动方向都是 随机的，它们对其传播方向形成轴对称分布。这种大量的、平均振幅相同、 振动方向任意、彼此没有固定相位关系的光振动的组合叫自然光。 自然光可分解为两个振动方向相互垂直、振幅相等、无固定相位差 的振动。即一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直、等振幅、不相干的 线偏振光。 自然光沿 x、y 方向分解后，其 Ex 和 Ey 无固定关系，它们是彼 此独立的振动： Ex = Ey ─与 x，y 方向选择无关 总光强 x y I = I + I ─非相干叠加 2 I I I x = y = ▲自然光的表示法： 三.部分偏振光（partially polarized light） 彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的 大量光振动的组合称部分偏振光。 · · · 没有优势方向 自然光的分解
部分偏振光 部分偏振光的分解 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直、不等幅、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 四圆偏振光和郴圆倫光 光矢量按一定频率在垂直传播方向的平面内旋转(左旋或右 旋),其矢端轨迹是圆的称圆偏振光;其矢端轨迹是椭圆的称椭圆偏 振光。 右旋圆 右旋椭圆 偏振光 偏振光 规定:迎着光线看,若 光矢量顺时转,称右蒇圆(欄圆)偏振光
3 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直、不等幅、不相干 的线偏振光。 ▲部分偏振光的表示法： 四.圆偏振光和椭圆偏振光 光矢量按一定频率在垂直传播方向的平面内旋转（左旋或右 旋），其矢端轨迹是圆的称圆偏振光；其矢端轨迹是椭圆的称椭圆偏 振光。 规定：迎着光线看，若 光矢量顺时针转，称右旋圆（椭圆）偏振光； · · ·· ·· ·· 平行板面的光振动较强 垂直板面的光振动较强 右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 部分偏振光 部分偏振光的分解
光矢量时转,称左旋圆(欄圆)偏振光。 J 传播方向 x /2 某时刻右旋圆偏振光E随z的变化 模型圆和椭圆偏振光 线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。它们都可看成是两个频 率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差为某个确定值的 线偏振光的合成。 自然光也称为非偏振光。部分偏振光可看作是自然光和完全偏振 光的叠加。 以上五种光的振动状态称为光的五种偏振态 §2偏振片的起偏和检偏,马吕斯定律 一起偏 ▲起偏:从自然光获得偏振光。 ▲起偏器:起偏的光学器件。 ▲起偏的原理:利用某种光学的不对称性,如:二向色性、反射和折 射、散射、双折射…产生偏振光 ▲偏振片:由自然光获得线偏振光的平面片状器件,用P表示
4 光矢量逆时针转，称左旋圆（椭圆）偏振光。 模型 圆和椭圆偏振光 线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。它们都可看成是两个频 率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差为某个确定值的 线偏振光的合成。 自然光也称为非偏振光。部分偏振光可看作是自然光和完全偏振 光的叠加。 以上五种光的振动状态称为光的五种偏振态 §2 偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律 一.起偏 ▲起偏：从自然光获得偏振光。 ▲起偏器：起偏的光学器件。 ▲起偏的原理：利用某种光学的不对称性，如：二向色性、反射和折 射、散射、双折射…产生偏振光。 ▲偏振片：由自然光获得线偏振光的平面片状器件，用 P 表示。 0 y y x z 传播方向 / 2 x 某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化 E
微晶型:利用晶体的二向色性(对某一方向的光振动有强烈 吸收)起偏,如把硫酸碘奎宁的针状粉末定向排在透明的基片上。 分子型:利用导电线栅的原理起偏,如把富含自由电子的碘附在 拉伸的塑料薄膜上。 ▲偏振片的起偏:出射光强Ⅰ=10 马吕斯定律 线偏振光通过偏振片P前后的光强关系: E P +++72 E=Eocosa J∞E2,Ⅰ∝E2=E2cos2a I=l0c0s2a|马吕斯定律(1809 max 0 a=-,I=0—消光 2
5 ·微晶型：利用晶体的二向色性（对某一方向的光振动有强烈 吸收）起偏，如把硫酸碘奎宁的针状粉末定向排在透明的基片上。 ·分子型：利用导电线栅的原理起偏，如把富含自由电子的碘附在 拉伸的塑料薄膜上。 ▲偏振片的起偏： 出射光强 0 2 1 I = I 二.马吕斯定律 线偏振光通过偏振片P 前后的光强关系： 2 2 0 2 2 0 0 cos I E ，I E = E 2 0 I = I cos ──马吕斯定律（1809） 0 max 0 = ，I = I = I 0 2 = ，I = ──消光 I0 I P P E0 E=E0cosα