波光光的偏振.pptx
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1、15.1 光的偏振状态光的偏振状态一一.完全偏振光完全偏振光E播传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:线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解:EEyEx yx1.线偏振光线偏振光(linearly polarized light)表示法:表示法:光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面第第2页页/共共79页页第1页/共79页2右旋圆偏振光 0 y yx z传播方向 /2x某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化E2.圆偏振光圆偏振光(circularly polarized light)和和 线、圆和椭圆偏振光均称为线、圆和椭圆偏振光均称为完全偏振光。完全
2、偏振光。椭圆偏振光(elliptically polarized light)左旋椭圆偏振光第第3页页/共共79页页第2页/共79页3为某个确定值的为某个确定值的线偏振光的合成。线偏振光的合成。右旋圆偏振光的合成。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、相位差相位差 /2或或3 /2x y yxx,y振幅相同,相位差不等于相位差不等于 0,和 2/2,3/2第第4页页/共共79页页第3页/共79页4二二.自然光自然光(natural light)垂直的、等幅的、
3、垂直的、等幅的、不相干不相干的线偏振光。的线偏振光。自然光的表示法:自然光的表示法:没有优势方向没有优势方向自然光的分解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非相干第第5页页/共共79页页第4页/共79页5三三.部分偏振光部分偏振光表示法:表示法:自然光和完全偏振光的混合,就构成了自然光和完全偏振光的混合,就构成了部分部分最常讨论的部分偏振光可看成是自然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,偏振光。分解分解非相干非相干平平行行板板面面的的光振动较强光振动较强 垂垂直直板板面面的的光振动较强光振动较强反射光反射光就是这种部分偏振光,就是这种部分偏振光,天空的散射光和水
4、面的天空的散射光和水面的它可以分解如下:第第6页页/共共79页页第5页/共79页6四四.偏振度偏振度(degree of polarization)Ip 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It 部分偏振光的总强度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部分偏振光中包含的自然光的强度完全偏振光完全偏振光(线、圆、椭圆)(线、圆、椭圆)P=1自然光自然光(非偏振光)非偏振光)P=0部分偏振光部分偏振光 0 P no负晶体:负晶体:ne novot vet光轴点波源点波源votve t光轴e光:光:(ve vo)如:石英、冰如:石英、冰如:方解石、红宝
5、石如:方解石、红宝石vot光轴光轴vetvot第第41页页/共共79页页第40页/共79页41 ee三三.单轴晶体中光传播的惠更斯作图法单轴晶体中光传播的惠更斯作图法1.光轴平行晶体表面,自然光垂直入射光轴平行晶体表面,自然光垂直入射光轴晶体 o、e方向上虽没分开,方向上虽没分开,下面以负晶体(ve vo)为例,介绍该方法:oo但速度上是分开的,这仍是双折射。这仍是双折射。以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法,以惠更斯原理为依据的惠更斯作图法,是研究光在晶体中传播的重要方法。第第42页页/共共79页页第41页/共79页42o e2.光轴平行晶体表面,且垂直入射面,光轴平行晶体表面,且垂直入射面,晶
6、体光轴reivotve eto ect自然光斜入射在这种特殊的情况下,对在这种特殊的情况下,对e 光也可以用光也可以用折射定律。r0第第43页页/共共79页页第42页/共79页433.光轴与晶体表面斜交,自然光垂直入射光轴与晶体表面斜交,自然光垂直入射 e方解石光轴o此时此时e光的波面不再与其波射线垂直了。光的波面不再与其波射线垂直了。ooee晶体光轴这正是前面演示的情形。这正是前面演示的情形。注意:注意:第第44页页/共共79页页第43页/共79页445.5 椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光一一.晶体起偏器件晶体起偏器件 1.晶体的二向色性、晶体偏振器晶体的二向色性、晶体偏振器 某些
7、晶体对某些晶体对o光和光和e光的吸收有很大差异,光的吸收有很大差异,例如,电气石对例如,电气石对o光有强烈吸收,光有强烈吸收,光轴光轴e光光电气石电气石光轴光轴对e光吸收很弱,用它就可以产生线偏振光。这叫晶体的二向色性(dichroism)。第第45页页/共共79页页第44页/共79页452.偏振棱镜偏振棱镜 偏光棱镜:偏光棱镜:光轴的取光轴的取向使向使e光对应光对应的恰是的恰是 ne。no(1.6584)n(1.55)ne(1.4864)i 临界角,临界角,o 光全反射了,光全反射了,e 光可通过。光可通过。偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光,可由自然光获得原方向的线偏振光如:如:光轴光
8、轴方解石方解石加拿大树胶(n=1.55)oe吸收涂层i格兰格兰 汤姆孙棱镜汤姆孙棱镜它又可分为它又可分为偏光棱镜偏光棱镜和和偏光分束棱镜。偏光分束棱镜。第第46页页/共共79页页第45页/共79页46 偏光分束棱镜:偏光分束棱镜:可由自然光获得分开的两束线偏振光。ee12方解石方解石o光轴光轴光轴光轴沃拉斯顿棱镜沃拉斯顿棱镜o如:如:光进入到第光进入到第1块方块方解石后,解石后,o光和光和 e光在光在方向上没有分开,方向上没有分开,由于方解石2和方解石1二者光轴垂直,当光进入到方解石2时,o 光变成e光,e光变成o 光,于是两光束在界面处发生折射而分开。第第47页页/共共79页页第46页/共7
9、9页47二二.晶体相移器件,圆和椭圆偏振光的起偏晶体相移器件,圆和椭圆偏振光的起偏1.晶片晶片 相位延迟片相位延迟片晶片晶片是是光轴平行表面的晶体薄片。光轴平行表面的晶体薄片。ydxAAoAe线偏振光光轴 AAoAe光轴P 振幅关系:振幅关系:椭圆偏振光椭圆偏振光d光轴晶片晶片从晶片出射的两束光由于出现相位差,而合成为一束椭圆偏振光。第第48页页/共共79页页第47页/共79页48 通过厚为通过厚为d的晶片,的晶片,o、e光产生相位差为:光产生相位差为:则出射光为圆偏振光。则出射光为圆偏振光。若若且且ydxAAoAe线偏振光光轴 椭圆偏振光椭圆偏振光d光轴晶片晶片或圆偏振光或圆偏振光第第49页
10、页/共共79页页第48页/共79页49 2.波(晶)片波(晶)片(1)四分之一波片)四分之一波片(quarter-wave plate)线偏振光线偏振光圆偏振光圆偏振光 线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光可从线偏振光获得椭圆或圆偏振光(或相反)(或相反)(是对某个确定波长(是对某个确定波长 而言的)而言的)波片厚度满足波片厚度满足线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光第第50页页/共共79页页第49页/共79页50(2)二分之一波片)二分之一波片可使线偏振光振动面转过可使线偏振光振动面转过2 角度角度Ao入入Ao出出A入入A出出Ae入入=Ae出出光轴光轴(3)全波片)
11、全波片三三.椭圆与圆偏振光的检偏椭圆与圆偏振光的检偏 用四分之一波片和偏振片用四分之一波片和偏振片可区分出可区分出自然光自然光和和或部分偏振光和椭圆偏振光。圆偏振光,第第51页页/共共79页页第50页/共79页51 四四分分之之一一波波片片圆偏振光圆偏振光自然光自然光自然光自然光线偏振光线偏振光 偏偏振振片片(转转动动)线偏振光线偏振光 I不变不变线偏振光线偏振光I 变,有消光变,有消光以入射光方向为轴以入射光方向为轴 四四分分之之一一波波片片椭圆偏振光椭圆偏振光部分偏振光部分偏振光线偏振光线偏振光 偏偏振振片片(转转动动)线偏振光线偏振光I 变,有消光变,有消光 部分部分偏振光偏振光 光轴平
12、行最大光强或最小光强方向放置光轴平行最大光强或最小光强方向放置线偏振光线偏振光I变变,无消光无消光或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置第第52页页/共共79页页第51页/共79页52 如何区分由自然光和椭圆偏振光组成的如何区分由自然光和椭圆偏振光组成的 部分偏振光与由自然光和线偏振光组成部分偏振光与由自然光和线偏振光组成 的部分偏振光?的部分偏振光?思考思考 如何区分由自然光和圆偏振光组成的部分 偏振光与自然光?第第53页页/共共79页页第52页/共79页535.6 偏振光的干涉偏振光的干涉一一.偏振光干涉装置偏振光干涉装置偏振化方向偏振化方向偏振片P2 单色自然光偏振片P1偏振化方向偏振化方
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- 关 键 词:
- 波光 偏振
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