主讲 西南师范电所 m上213h
主讲：周自刚 Ph.D. 西南师范大学光电所 Email:zigzhou@163.net
提纲 第五章光的偏振 5-1自然光和偏振光 光的偏振性 光偏振态的分类 5-2偏振片起偏和检偏马吕斯定律 偏振片起偏和检偏 马吕斯定律·例题:光强的调制 5-3反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律…例题:求材料的折射率 作业:1,4,6,7,9,11,16
提纲 第五章 光的偏振 • 光的偏振性 5-1 自然光和偏振光 • 光偏振态的分类 • 偏振片起偏和检偏 5-2 偏振片起偏和检偏 马吕斯定律 • 马吕斯定律 5-3 反射和折射时光的偏振 • 布儒斯特定律 •• 例题：光强的调制 •• 例题：求材料的折射率 作业:1,4,6,7,9,11,14,16
偏振现象 光的干涉和衍 射现象表明光是一 种波动,但这些现 象还不能告诉我们 光是纵波还是横波。 本章要介绍的光的 偏振现象清楚地显 示光的横波性,这 点是和光的电磁 理论完全一致的, 或者说,这也是光 的电磁理论的一个 有力的证明。 纵 b)横铁 偏振:波振动对传播方向非对称分布 纵波:非偏振 区分二者的标志 横波:偏振
光的干涉和衍 射现象表明光是一 种波动，但这些现 象还不能告诉我们 光是纵波还是横波。 本章要介绍的光的 偏振现象清楚地显 示光的横波性，这 一点是和光的电磁 理论完全一致的， 或者说，这也是光 的电磁理论的一个 有力的证明。 偏振现象 偏振： 波振动对传播方向非对称分布 纵波：非偏振 横波：偏振 区分二者的标志
The Picket Fence Analogy When the pickets of both fences are aligned im the vertical direction, a verticalvbration canmake it through both fences When the pickets of the second fence are horizontal, vertical vibrations which make it through the first fencewill be blocked
线(平面)偏振光 光归然光完全偏振光椭圆偏振光 偏振光 部分偏振光 ⑤圆偏振光
偏振光 自然光 完全偏振光 部分偏振光 线 (平面 )偏振光 椭圆偏振光 圆偏振光 光
5-1自然光和偏振光 °光的偏振性 Polarization E ●● 电磁波是横波份S=E×厅 光是电磁波在人眼视觉范围内的波段 0.4μm-0.7μm。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。 光的生理作用、感光现象,实际是电矢量在起作用 即是电场强度E矢量。 每个光波列:横波一偏振 研究光的振动方向的特性即光的偏振性
5-1 自然光和偏振光 • 光的偏振性Polarization •• 光是电磁波在人眼视觉范围内的波段 0.4µm ⎯0.7 µm 。对应红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光。 •• 电磁波是横波 •• 研究光的振动方向的特性即光的偏振性。 •• 光的生理作用、感光现象，实际是电矢量在起作用 即是电场强度 E 矢量。 H S E H = E 每个光波列: 横波 — 偏振
光偏振态的分类 1自然光可分解为两个方向任意互相垂直、 振幅相等,没有任意相位关系的偏振光。 束光:由于光振动方向的随机性统计结果,各种 取向的光矢量振幅相等 光矢量对传播方向均匀对称分布一非偏振 迎光矢量图3 自然光中振动的分布 Ⅰ+l 对互相垂直,互相独立,振幅相等的元振动 无固定相位差
• 光偏振态的分类 1 自然光 可分解为两个方向任意互相垂直、 振幅相等，没有任意相位关系的偏振光。 • • • • • • X Y X Y I = I + I 0 0 2 1 I I I X = Y = 迎光矢量图 一束光: 由于光振动方向的随机性统计结果，各种 取向的光矢量振幅相等 光矢量对传播方向均匀对称分布 — 非偏振 一对互相垂直，互相独立，振幅相等的光振动 无固定相位差
2、线偏振光 光振动只有一个确定方向(只有一个振动面) 3、椭圆偏振光光矢量旋转, 4、圆偏振光 椭圆 其端点轨迹为截面是圆的螺旋线
2、 线偏振光 光振动只有一个确定方向 （只有一个振动面） 3、椭圆偏振光 4、圆偏振光 . . . . . . . 光矢量旋转， 其端点轨迹为截面是 的螺旋线 椭圆 圆
5.部分偏振光 自然光+线偏振光 光振动在某方向上占优势 光源非偏振 起偏器 平面偏振 检偏器 强度接 近于零 偏振片的应用。一个用作起偏器,另一个作为检偏器
5.部分偏振光 自然光+线偏振光 光振动在某方向上占优势 . . . . . . .
历史上,早在光的电磁理论建立以前,在杨氏双缝实验成功以 后不多年,马吕斯于1809年就在实验上发现了光的偏振现象 当时人们认为传播光波的媒质是充满整个宇宙空间的“以太”, 由于观察不到它对天体的运行有什么影响,人们必须假设“以 太”是极其稀薄的气状物质,如果光波象空气中的声波那样是 纵波,假想“以太”是一种气温状媒质就自然得多了。偏听偏 信振现象的发现偏偏打破了这种假设,光的横波性要求“以太” 应该是一种能产生切向应力的胶状或弹性媒质。于是光扰坚固 传播的以太模型面临着极大的困难,直到光的电磁理论建立以 后,光的横波性才和以完满的说明。电磁理论预言,在自由空 间传播的光波是一种纯粹的横波,光波中沿横向振动着的物理 量是电声矢量和磁场矢量。由于在光和物质的相互作用过程 中主要是光波中的电矢量起作用,所以人们常以电矢量作为光 波中振动矢量的代表。光的机警波性吸表明电矢量与光的传 播方向垂直,在与传播方向垂直的二维空间时电矢量还右能有 各式各样的振动状态,我们称之为光的偏振态或偏振结构。实 际中最常见的光的偏振态大体可分为五种,即自然光、线偏振 光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光
历史上，早在光的电磁理论建立以前，在杨氏双缝实验成功以 后不多年，马吕斯于1809年就在实验上发现了光的偏振现象。 当时人们认为传播光波的媒质是充满整个宇宙空间的“以太” ， 由于观察不到它对天体的运行有什么影响，人们必须假设“以 太”是极其稀薄的气状物质，如果光波象空气中的声波那样是 纵波，假想“以太”是一种气温状媒质就自然得多了。偏听偏 信振现象的发现偏偏打破了这种假设，光的横波性要求“以太” 应该是一种能产生切向应力的胶状或弹性媒质。于是光扰坚固 传播的以太模型面临着极大的困难，直到光的电磁理论建立以 后，光的横波性才和以完满的说明。电磁理论预言，在自由空 间传播的光波是一种纯粹的横波，光波中沿横向振动着的物理 量是电声矢量和磁场矢量。 由于在光和物质的相互作用过程 中主要是光波中的电矢量起作用，所以人们常以电矢量作为光 波中振动矢量的代表。 光的机警波性吸表明电矢量与光的传 播方向垂直，在与传播方向垂直的二维空间时电矢量还右能有 各式各样的振动状态，我们称之为光的偏振态或偏振结构。实 际中最常见的光的偏振态大体可分为五种，即自然光、线偏振 光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光