第11节自然光与偏振光 一、自然光 (a), b), (c) 自然光在垂直传播方向的平面内： 沿任何一个方向的光振动都不比其它方向占优势 光的能量沿各个方向均匀分布 自然光可以分解为两个相互垂直、彼此独立的等幅分振动 +hr 二、 偏振光 1、完全偏振光（线偏振光，平面偏振光) 传播方向与振动方向决定的平面：振动面 ◆●●+ 2、部分偏振光 H中 十中4 具有偏振现象是横波的特征，纵波没有偏振现象 第12节 偏振片马吕斯定律 一、偏振片：只让某一方向的光振动通过 偏振化方向（起偏方向）个 1、起偏、起偏器 2、检偏、检偏器 HHHO 示教 二、马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透 射光强I与入射光强1。之间满足 1=1。cos2a—马昌斯定律 ：入射线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 证：设入射线偏振光的振幅A, A=Ao cosa,A =A0 sina 1A 1A6 -cos2 a,I=1o cos2 a
1 第 11 节 自然光与偏振光 一、自然光 y c y c y c x x x E z z (a)， (b)， (c) 自然光在垂直传播方向的平面内： 沿任何一个方向的光振动都不比其它方向占优势 光的能量沿各个方向均匀分布 自然光可以分解为两个相互垂直、彼此独立的等幅分振动 二、偏振光 1、完全偏振光（线偏振光，平面偏振光） 传播方向与振动方向决定的平面：振动面 2、部分偏振光 具有偏振现象是横波的特征，纵波没有偏振现象 第 12 节 偏振片 马吕斯定律 一、偏振片：只让某一方向的光振动通过 偏振化方向（起偏方向） 1、起偏、起偏器 2、检偏、检偏器 A B 示教 二、马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透 射光强 I 与入射光强 I 0 之间满足 马吕斯定律 2 0 I I cos 0 I I ：入射线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 证：设入射线偏振光的振幅 A0 A0 cos ， A// A0 A A0 sin A A// ， 2 2 0 2 // 0 cos A A I I 2 0 I I cos
注意：只对入射线偏振光成立 若入射光是自然光，1三。 讨论：=0,1=10 OH a=π/2，I=0 HHG一 入射光 旋转偏振片 透射光 线偏振光 明暗交替变化 自然光 光强不变 部分偏振光 强弱交替变化 例：1 让一束自然光通过两个 偏振化方向相互垂直的 偏振片，透射光强=？ 如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏 振偏振化方向夹角为α， 透射光强1=，cos2asin2a 如果每个偏振片吸收10%的平行于偏振化方向的光振动能量 透射光强1=，·90%c0s2a-90%sin2a-90% 2 第13节反射和折射光的偏振 入射面：Π（入射线，法线） 反射定律'=i 折射定律n,sini=n2sinY M 反射光和折射光都是部分偏振光 反射光中，“⊥振动”多于“振动” 折射光中，“振动”多于“⊥振动” i=。=arcg2时 反射光为完全偏振光，只包含“1振动” i6：布儒斯特角（起偏角) g。=：布儒斯特定律 n, 注意：（1)i=i。时，只反射部分“1振动”，不反射“1振动” 折射光中包含其余的“⊥振动”和全部的“/振动” 折射光仍是部分偏振光 2
2 注意：只对入射线偏振光成立 若入射光是自然光， 0 2 1 I I 讨论： 0， 0 I I / 2， I 0 入射光 旋转偏振片 透射光 线偏振光 明暗交替变化 自然光 光强不变 部分偏振光 强弱交替变化 例：让一束自然光通过两个 偏振化方向相互垂直的 偏振片，透射光强=？ 如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏 振偏振化方向夹角为 ， 透射光强 2 2 0 cos sin 2 1 I I 如果每个偏振片吸收10% 的平行于偏振化方向的光振动能量 透射光强 90% cos 90% sin 90% 2 1 2 2 0 I I 第 13 节 反射和折射光的偏振 入射面： （入射线，法线） 反射定律i i i i n1 折射定律 sin sin 1 n2 n i M M 反射光和折射光都是部分偏振光 2 n 反射光中，“ 振动”多于“//振动” 折射光中，“//振动”多于“ 振动” 时 1 2 0 n n i i arctg 0 i 0 i n1 反射光为完全偏振光，只包含“ 振动” ：布儒斯特角（起偏角） 0 i 2 n ：布儒斯特定律 1 2 0 n n tgi 注意：（1）i i0 时，只反射部分“ 振动”，不反射“//振动” 折射光中包含其余的“ 振动”和全部的“//振动” 折射光仍是部分偏振光 2
(2)i=,时，反射光线⊥折射光线 证明：%sin=m,siny,g,=2-sna n sinio=n2 cosio n cosio n siny=n2 cosio,siny=cosio=sin(), (3)自然光以布儒斯特角 照射玻璃片堆，可使 折射光成为完全偏振光 折射光中只剩下“振动” 例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射 玻璃片，界面2上的反射光是 (A)自然光 io (B)完全偏振光，光矢量振动方向⊥入射面 (C)完全偏振光，光矢量振动方向∥入射面 (D)部分偏振光 解：对界面1，i。是布儒斯特角，对界面2，y是布儒斯特角 g,-,7+6=子gy=g。= n n 例： 3
3 （2）i i0 时，反射光线 折射光线 证明：n1 sin i0 n2 sin ， = ， 1 2 0 n n tgi 0 0 cos sin i i 1 0 2 0 n sin i n cosi n2 sin = n2 cosi0 ，sin =cosi0 = ) ， 2 sin( 0 i 2 0 i （3）自然光以布儒斯特角 0 i 照射玻璃片堆，可使 折射光成为完全偏振光 折射光中只剩下“//振动” 例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射 玻璃片，界面 2 上的反射光是 （ A）自然光 0 i n1 （ B ）完全偏振光，光矢量振动方向 入射面 2 n （C ）完全偏振光，光矢量振动方向//入射面 （ D ）部分偏振光 解：对界面 1，i0 是布儒斯特角，对界面 2， 是布儒斯特角 ， ， 1 2 0 n n tgi 2 0 i 2 1 0 n n tg ctgi 例： i 0 i i 0 i 解： i i 0 i 0 i i i 0 i 1 2 n1