光在各向异性介质中的传播
44页1、第八章 光在各向异性介质中的传播,光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性。而光的偏振现象则进一步证实了光的横波性。,横波对传播方向的轴来说不具备对称性。这种不对称性称为偏振。,单个分子一次发光的波列。,大量分子同时发光时的情形。,为研究光的横波性,需把不同振动面的光分出来。,自 然 光,光的偏振,1、光 的 偏 振 状 态,线 偏 振 光 的 获 得,波 片,2、马 吕 斯 定 律,3、布儒斯特定律,4、双 折 射,椭圆偏振光的获得,5、偏振态的检验,6、偏振光的干涉,8.1 自然光和偏振光,每一分子(原子)发光是随机的、无规律的。振动面取各方向的几率相等,各波列间无相位关系。,自然光等效看作两个相互垂直的光振动。两个光振动具有相等的振幅(强度),两个光振动无固定相位关系。,“”:平行振动分量( p 分量),“ ”:垂直振动分量( s 分量),1、自然光:,2、部分偏振光:,光矢量在某一方向的振动强于垂直于该方向的振动。,3、线偏振光(平面偏振光、完全偏振光):,光矢量的振动方向始终在一个平面内。,4、圆偏振光和椭圆偏振光:,若光矢量 E 随时间匀速旋转,其端点在垂直于传播方向的平面上的轨
2、迹为圆,则称为圆偏振光;如果轨迹为椭圆,则称为椭圆偏振光。,圆(椭圆)偏振光可看成两个同频率、振动方向相互垂直、有固定相位差的线偏振光的合成。, 圆偏振和自然光、椭圆偏振光和部分偏振光的区别在于:圆偏振光和椭圆偏振光相互垂直的两线偏振光是相位相关的;, 椭圆偏振光沿长、短轴分解时,两振动相位差为/2;而圆偏振光沿任意相互垂直方向分解时,两振动相位差都是 / 2 。,8.2 偏振片、马吕斯定律:,例:绳波通过窄缝时的情形。,电气石晶体,某些物质对不同方向的光振动有不同的吸收率(称为二向色性),可用来制成偏振片把自然光变为线偏振光。,偏振片,偏振片的应用:,将自然光变为线偏振光称为起偏。自然光通过起偏器后,透射的线偏振光光强为入射光强的一半。,偏振片用于判断入射光偏振状态时称为检偏。线偏振光通过检偏器后,透射的线偏振光光强由马吕斯定律计算。,马吕斯定律:,透射线偏振光光强 I 和入射线偏振光光强 I0 之比为:,所以:,例题 8-1:,起偏器、检偏器的透光轴夹角 1=30时观测一束单色自然光, 2=60时观测另一束自然光,得两次透射光光强相等。求两束单色自然光的光强之比。,解:,设入射自然
3、光光强分别为:I1、I2,通过检偏器后的光强分别为I1 、I2 则:,例题 8-2:,一光束由线偏振光和自然光组合而成,当它通过一偏振片时,透射光的强度随偏振片的取向可以变化5倍,求入射光束中这两个成分的相对强度。,解:,入射总光强为:I= I线+ I自,通过检偏器后的最小光强为:,通过检偏器后的最大光强为:,由题意:,解得:,例题 8-3:,透光轴相互垂直的两偏振片之间插入第三块偏振片,求当透射光强为入射光强的 时,插入的一块偏振片与第一块偏振片透光轴之间的夹角。,解:,设 1、2 两偏振片透光轴夹角为,则:,当 = 45时:,可见:利用偏振片的组合可以改变线偏振光的偏振化方向。,例题 8-4:,使用若干个偏振片,使一束线偏振光的振动面转过90。为了使总的光强损失小于 5%,问需要多少块偏振片?,解:,设共需要n块偏振片,则:,由题意:,两边取对数:,解得:,8.3 反射光和折射光的偏振,布儒斯特定律:,平行振动(p分量):振动方向在入射面内;,垂直振动(s分量):振动方向垂直于入射面;,实验表明:, 一般情况下,反射光、折射光均为部分偏振光;, 反射光中垂直振动多于平行振动,而折射
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