第三章 光的偏振 (Polarization of light) §1 光的偏振状态 一.线偏振光 传播方向 E 振动面 面对光的传播方向看 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 y E E E,=Ecosa a Ex Ey=Esina
§ 光的偏振状态 一 线偏振光 E 传播方向 振 动 面 · 面对光的传播方向看 线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 E E y Ex y x sin cos E E E E y x = = 第三章 光的偏振
线偏振光的表示法： 十十十十十一 光振动垂直板面 光振动平行板面 二.自然光 没有优势方向 自然光的分解 一束自然光可分解为两束振动方向相互 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。 Ex=Ey I=Ix+Iv 自然光的表示法：一十十十一
线偏振光的表示法： ··· · · 光振动垂直板面 光振动平行板面 二 自然光 没有优势方向 自然光的分解 一束自然光可分解为两束振动方向相互 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。 Ex = Ey x y I = I + I 自然光的表示法： · · ·
三.部分偏振光 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 垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。 部分偏振光的表示法： iiF 平行板面的光振动较强 垂直板面的光振动较强
三 部分偏振光 部分偏振光的分解 部分偏振光 部分偏振光可分解为两束振动方向相互 垂直的、不等幅的、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.圆偏振光椭圆偏振光 右旋圆 右旋椭圆 偏振光 偏振光 传播方向 某时刻右旋圆偏振光随z的变化
右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 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 0 四 圆偏振光 椭圆偏振光
五.偏振度 I Ip P二 +Ip L一部分偏振光的总强度 [。一部分偏振光中包含的自然光的强度 ,一部分偏振光中包含的完全偏振光的强度 完全偏振光（线、圆、椭圆）P=1 自然光（非偏振光） P=0 部分偏振光 0<P<1 偏振度的另一种表示：P=Im-/nmn Imax+Imin
五 偏振度 n p p I I I I I t p P + = = 部分偏振光中包含的完全偏振光的强度 部分偏振光的总强度 部分偏振光中包含的自然光的强度 完全偏振光 线、圆、椭圆 自然光 非偏振光 部分偏振光 max min max min I I I I P + − 偏振度的另一种表示： =
§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 ·偏振片 光轴 扁振光 线偏振光 微晶型 十 电气石晶片 分子型 入射 电磁波 线栅起偏器
§ 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 一 起偏 • 起偏的原理：利用某种光学的不对称性 • 偏振片 微晶型 分子型 x y z z 线栅起偏器 入射 电磁波 • 起偏：从自然光获得偏振光 • 起偏器 起偏的光学器件 · 非偏振光 线偏振光 光轴 电气石晶片 ··
·偏振片的起偏 非偏振光Ln 线偏振光1 一++ +十十一 I= 偏振化方向 (透振方向) 二.马吕斯定律 ,IcE 2=Ecos 2a 1=10c0s2a—马吕斯定律(1809) a=0,I=Imax =10 21=0- 消光
非偏振光I0 线偏振光I P 偏振化方向 (透振方向) 0 2 1 I = I 二 马吕斯定律 I0 I P E0 P E=E0cos , 2 0 E 0 I 2 0 I = I cos0 max 0 = ，I = I = I 0 2 = ，I = • 偏振片的起偏 ⎯⎯马吕斯定律（ ） 消光 2 2 0 2 I E = E cos ···
三.检偏 用偏振器件分析、检验光的偏振态 P 待检光 思考： ·不变→？是什么光 ·变，有消光→？是什么光 ·变，无消光→？是什么光
三 检偏 用偏振器件分析、检验光的偏振态 I ? P 待检光 思考： • I不变→？是什么光 • I变，有消光→？是什么光 • I变，无消光→？是什么光
§3反射和折射光的偏振 一.反射和折射时光的偏振 线偏振光 1 自然光反射和折射 起偏振角 后产生部分偏振光 i=时，反射光只有$分量 io一布儒斯特角或起偏角+r=900 n sinio=n2 sinro=n2 cosio 有g0= =m21一布儒斯特定律(1812年) n
§ 反射和折射光的偏振 一 反射和折射时光的偏振 i i 时，反射光只有 分量 i 布儒斯特角或起偏角 i r 由 1 0 2 0 2 0 n sini = n sinr = n cosi 有 21 布儒斯特定律 年 1 2 0 tg n n n i = = · · · · ·· · n1 n2 i i r · 自然光反射和折射 后产生部分偏振光 · n ·· ·· 1 n2 i0 i0 r0 线偏振光 ··S 起偏振角 · · ·
若m1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)，则： 空气→玻璃=g1.50=56°18 1.00 互余 玻璃+空气么=g =3342 二.玻璃片堆起偏和检偏 1.起偏 当i=时 1=1in2(。-o) 12 自然光从空气→玻璃% ' ≈7% Io 2.检偏. 玻璃片堆 (接近线偏振光)入
若 n 空气 ，n 玻璃 ，则： 互 余 玻 璃→空 气 空 气→玻 璃 = = = = − − 33 42 1.50 1.00 tg 56 18 1.00 1.50 tg 1 0 1 0 i i 二 玻璃片堆起偏和检偏 起偏 当i i 时 sin ( ) 2 1 0 0 2 0 i r I I = − 自然光从空气 玻璃 7% 0 I I · · · ·· ·· · · · · · i0 (接近线偏振光) · · ·· ·· · · · · · · · · ·· ·· 检偏 玻璃片堆
