波动光学4-1-2要点优秀PPT.ppt
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1、第4章 光的偏振与偏振器件偏振现象:证明白光的横波性振动方向和传播方向垂直的波叫横波横波4.1 4.1 从自然光获得线偏振光从自然光获得线偏振光4.2 4.2 晶体的双折射晶体的双折射4.3 4.3 晶体光学器件晶体光学器件4.4 4.4 椭圆偏振光和圆偏振椭圆偏振光和圆偏振4.5 4.5 偏振光和偏振器件的矩阵表示偏振光和偏振器件的矩阵表示4.6 4.6 偏振光的干涉及其应用偏振光的干涉及其应用4.7 4.7 旋光旋光 本章内容本章内容1、自然光自然光(1 1)在垂直光线的平面内,光)在垂直光线的平面内,光矢量沿各方向振动的概率均等,矢量沿各方向振动的概率均等,振动方向无规则性振动方向无规则
2、性(2 2)可以看成由两个振动方)可以看成由两个振动方向相互垂直,振幅相等,互不向相互垂直,振幅相等,互不相干线偏振光的叠加。相干线偏振光的叠加。没有优势方向没有优势方向自然光的分解自然光的分解4.1.1 自然光与线偏振光自然光与线偏振光4.1 从自然光获得线偏振光从自然光获得线偏振光zy2 2、线偏振光、线偏振光3 3、圆椭圆偏振光和椭圆偏振光、圆椭圆偏振光和椭圆偏振光光矢量方向不变,其大小随位相变更光矢量大小不变,其方向绕传播方向匀整转动,且矢量末端轨迹为圆光矢量在垂直于光的传播方向的平面内,光矢量大小和方向都在有规律地变更,且矢量末端轨迹为椭圆4 4、椭圆偏振光椭圆偏振光右旋圆右旋圆偏振
3、光偏振光右旋椭圆右旋椭圆偏振光偏振光规定:迎着光线看(对着光的传播方向),规定:迎着光线看(对着光的传播方向),光矢量顺时针转的称光矢量顺时针转的称右旋右旋圆偏振光圆偏振光 (或椭圆偏振光);(或椭圆偏振光);光矢量逆时针转的称光矢量逆时针转的称左旋左旋圆偏振光圆偏振光 (或椭圆偏振光)。(或椭圆偏振光)。5 5、部分偏振光、部分偏振光彼此无固定相位关系、振动方向随意、不同方向上振幅彼此无固定相位关系、振动方向随意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合不同的大量光振动的组合,称部分偏振光,它介于自然光称部分偏振光,它介于自然光与线偏振光之间。与线偏振光之间。部分偏振光两垂直方向光部分偏振光两垂
4、直方向光振动之间无固定的相位差。振动之间无固定的相位差。部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有,但振幅不对称,在某一方向振动较强,而与光矢量都有,但振幅不对称,在某一方向振动较强,而与它垂直的方向上振动较弱。它垂直的方向上振动较弱。偏振度偏振度 I It t 总强度总强度I Ip p 部分偏振光中包含的完全偏振光的强度部分偏振光中包含的完全偏振光的强度完全偏振光完全偏振光(线、圆、椭圆线、圆、椭圆)P P=1=1自然光自然光 P P=0=0部分偏振光部分偏振光 0 0 P P 1 1P P的取值范围:的取值范围:定义定义I
5、 In n 部分偏振光中自然光的光强部分偏振光中自然光的光强 (4.1-1)v 利用反射与折射利用反射与折射v 利用二向色性利用二向色性v 利用晶体的双折射利用晶体的双折射v 利用散射利用散射4.1.2 从自然光获得线偏振光的方法从自然光获得线偏振光的方法1、利用反射与折射获得线偏振光利用反射与折射获得线偏振光自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时,自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时,s s波和波和p p波的反射系数不同,所以反射光和折射光都是部分偏振光。波的反射系数不同,所以反射光和折射光都是部分偏振光。反射光:以垂直于入射反射光:以垂直于入射面的光振动为主面的光振动为主
6、折射光:以平行于入射折射光:以平行于入射面的光振动为主面的光振动为主n2n1反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而变更反射光折射光偏振化的程度随入射角的不同而变更若光从折射率为若光从折射率为n1n1的介质射向折射率为的介质射向折射率为n2n2的介质,当入射角的介质,当入射角满足满足布儒斯特(布儒斯特(Brewster)定律)定律反射光:垂直于入射面的光振动反射光:垂直于入射面的光振动反射光:线偏振光,反射光:线偏振光,折射光:部分偏振光。折射光:部分偏振光。:起偏角起偏角或或布儒斯特角布儒斯特角2n1nBq2qBq,1.激光器的布儒斯特窗激光器的布儒斯特窗应用应用为解决这个冲突,让光通过由多
7、片玻璃叠合而成的片堆,入为解决这个冲突,让光通过由多片玻璃叠合而成的片堆,入射角等于布儒斯特角,经过多次的反射和折射,既能获得较射角等于布儒斯特角,经过多次的反射和折射,既能获得较高的偏振度,光的强度也比较大。高的偏振度,光的强度也比较大。2.2.玻璃片堆玻璃片堆偏振分光镜偏振分光镜只用一片玻璃的缺点:只用一片玻璃的缺点:以布儒斯特角入射时,反射光以布儒斯特角入射时,反射光虽为线偏振光,但强度太小虽为线偏振光,但强度太小,透射光的强度虽大,但偏振度透射光的强度虽大,但偏振度太小太小玻璃片堆玻璃片堆偏振分光镜偏振分光镜2 2、利用二向色性利用二向色性产生偏振光产生偏振光某些物质能有选择的吸取某一
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