第五章光的偏振( Polarization of §51光的偏振状态画 §52线偏振光的获得与检验画 §53反射和折射光的偏振,*散射光的偏振 §54双折射现象 s55椭圆偏振光和圆偏振光画 §5.6偏振光的干涉■ §5.7人工双折射 §58旋光现象
1 第五章 光的偏振 （Polarization of light） §5.1 光的偏振状态 §5.2 线偏振光的获得与检验 §5.3 反射和折射光的偏振 ， *散射光的偏振 §5.4 双折射现象 §5.5 椭圆偏振光和圆偏振光 §5.6 偏振光的干涉 §5.7 人工双折射 §5.8 旋光现象
§51光的偏振状态 完全偏振光 1线偏振光( linearly polarized light) 振 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 J E E=Ecos a E E sina 表示法:光振动垂直板面光振动平行板面2
2 §5.1 光的偏振状态 一. 完全偏振光 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 Ey = E sin 1.线偏振光（linearly polarized light） Ex = Ecos 表示法：····· 光振动垂直板面 光振动平行板面
2.圆偏振光( circularly polarized light)和 椭圆偏振光( ellipticly polarized light) 右旋圆 右旋椭圆 偏振光 偏振光 传播方向y /2 某时刻右旋圆偏振光E随z的变化 线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光
3 右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 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 2. 圆偏振光（circularly polarized light）和 线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。 椭圆偏振光（ellipticly polarized light）
圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、 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。 x,y振幅相同, 相位差不等于0, 相位差π/2或3π/2 t/2,π,3π/2 和2兀 反之,线偏振光则可以看成是两束频率相同 相位相同、振幅相同、 传播方向亦相同的左、 右旋圆偏振光的合成
4 为某个确定值的线偏振光的合成。 右旋圆偏振光的合成。 圆和椭圆偏振光可看成是两束频率相同、 传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差 反之，线偏振光则可以看成是两束频率相同、 相位相同、振幅相同、 传播方向亦相同的左、 相位差 /2或3 /2 x y y x · x，y 振幅相同， 相位差不等于 0， 和 2 /2，， 3 /2
自然光( natural light 非相干 没有优势方向自然光的分解 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。 E E.I=I+I,=21, 自然光的表示法:-+
5 二. 自然光（natural light） 垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。 Ex = Ey x y x I = I + I = 2I 自然光的表示法： 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 · · · 非相干
三.部分偏振光 自然光和完全偏振光的混合,就构成了部分偏 振光。最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和 线偏振光的混合,天空的散射光和水面的反射光 就是这种部分偏振光,它可以分解如下: 非相干 分解 表示法:十+ 平行板面的 垂直板面的 光振动较强 光振动较强
6 三. 部分偏振光 表示法： 自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分偏 最常讨论的部分偏振光可看成是自然光和 线偏振光的混合， 振光。 分解 非相干 平行板面的 光振动较强 · · ·· ···· 垂直板面的 光振动较强 就是这种部分偏振光， 天空的散射光和水面的反射光 它可以分解如下：
四.偏振度( degree of polarization) 偏振度:|p=l=n 7一部分偏振光的总强度 L-部分偏振光中包含的自然光的强度 L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) 尸=0 部分偏振光 0<H圈
7 四. 偏振度（degree of polarization） n p p t p I I I I I P + = = Ip —部分偏振光中包含的完全偏振光的强 度 It —部分偏振光的总强度 In —部分偏振光中包含的自然光的强度 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：
§52线偏振光的获得与检验 起偏——从自然光获得偏振光 ▲起偏器( polarizer):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( Polaroid)P(获得线偏振光): 光轴 微晶型: 非偏振光 线偏振光 电气石晶片 分子型:电波 线栅起偏器
8 §5.2 线偏振光的获得与检验 一. 起偏 ▲ 起偏的原理：利用某种光学的不对称性 ▲ 偏振片（Polaroid）P（获得线偏振光）： • 微晶型： • 分子型： x y z z 线栅起偏器 入射 电磁波 ▲ 起偏器（polarizer）：起偏的光学器件 · 非偏振光 线偏振光 光轴 电气石晶片 ·· ——从自然光获得偏振光
▲线偏振光的起偏: 非偏振光l 线偏振光I 偏振化方向 (通光方向) 二.马吕斯定律( Malus law)EnP E=Encosa 2 OC 09 I∝E2= E cOs2 I=lcos2a—马吕斯定律(1809) a= max 元 I=0 消光 2
9 非偏振光I0 线偏振光I P 偏振化方向 （通光方向） 0 2 1 I = I 二. 马吕斯定律（Malus law） 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 = ▲ 线偏振光的起偏： ⎯⎯马吕斯定律（1809） —— 消光 2 2 0 2 cos I E = E ···
三.线偏振光的检偏 检偏:用偏振器件检验光的偏振态 设入射光可能是自然光或 线偏振光或由线偏振光与自待检光 然光混合而成的部分偏振光 旋转 思考。若不变→?是什么光 若Ⅰ变,有消光→>?是什么光 若Ⅰ变,无消光→?是什么光 演示线偏振光的起偏和检偏
10 三. 线偏振光的检偏 检偏：用偏振器件检验光的偏振态 I ? P 待检光 ● 若 I 不变 → ？是什么光 ● 若 I 变，有消光 → ？是什么光 ● 若 I 变，无消光 → ？是什么光 然光混合而成的部分偏振光 思考 设入射光可能是自然光 线偏振光或由线偏振光与自 或 旋转 演示 线偏振光的起偏和检偏