第4篇波动光学.ppt
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1、第4篇 波 动 光 学,第十五章 光的偏振,2,15-1 光的偏振态,在光波(电磁波)中,能引起眼睛视觉效应和光化学效应的是电场,故在光学中把电场强度 称为光矢量(或光振动)。,光波是横波,在垂直于传播方向的平面内,光矢量可以有不同的振动状态光的偏振态。,光,按光的偏振性质,通常将光分为下面五种:,3,1.自然光,普通光源:每个原子发光都是随机、独立,频率、初相、振动方向都可能不同,大量原子发光的统计结果:在垂直于传播方向的平面内,各种取向的光矢量都有且振幅相等。,具有上述特性的光,称为自然光。,4,自然光可分解为:,一对互相垂直,互相独立(无固定相位关系),振幅相等的光振动。,图中圆点表示垂
2、直于纸面的光振动, 短线表示平行于纸面的光振动。,5,2. 线偏振光(平面偏振光),光矢量保持在一固定平面(振动面)上并沿一固定方向振动。,光矢量的方向随时间改变, 在垂直于传播方向的平面内光矢量绕着传播方向旋转。,6,5.部分偏振光,自然光+线偏振光,光振动在某方向上占优势,介于自然光和线偏振光之间。,7,15-2 偏振片 马吕斯定律,1.偏振片的起偏和检偏,偏振片的特性: 只让某一方向振动的光通过,而对垂直于该方向的其他光振动都有很强的吸收。,I0,8,若以光传播方向为轴, 慢慢旋转检偏片一周, 观察透过偏振片的光,偏振片既可用作起偏器, 又可用作检偏器。,光强无变化的是自然光; 光强有变
3、化, 但最小值不为零的是部分偏振光; 光强有变化, 但最小值为零(消光)的是线偏振光。,思考?,9,I=(Aocos)2 = Iocos2 ,马吕斯指出, 强度为Io的线偏振光, 透过检偏片后, 透射光的强度(不考虑吸收)为,I=Iocos2,式中, 是入射线偏振光的振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。上式称为马吕斯定律。 证明如下:,2.马吕斯定律,10,例1 自然光连续通过两个叠在一起的偏振片后,透射光强为入射光强的四分之一,求两个偏振片偏振化方向之间的夹角。,解 设两偏振片偏振化方向间的夹角为,于是,由,解得: =45(135),11,例2 强度为Io自然光连续通过三个叠在一起的偏振片
4、A、B、C,AC,求最大透射光强。,解 设偏振片A、B偏振化方向间的夹角为,有,透射光强为,可见最大透射光强为,12,例3 一束光是自然光和线偏振光的混合。当它通过一偏振片后,测得最大透射光强是最小透射光强的5倍,求入射光中自然光和线偏振光的光强之比。,解 设入射光中自然光的光强为I1,线偏振光的光强为I2,则透射光强,即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。,13,15-3 反射和折射时的偏振光,1.由反射获得偏振光,一般情况下, 反射光和折射光都是部分偏振光: 在反射光中, 垂直振动多于平行振动; 在折射光中, 平行振动多于垂直振动。这里所说的“垂直”和“平行”是对 入射面而言的。,
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