(物理光学)第十五章_光的偏振和晶体光学基础-1选编.ppt

* * 第十五章 光的偏振和晶体光学基础 光的偏振（Polarization of light）现象的发现 偏振现象的意义（说明了光的横波性） 菲涅尔（Fresnel）和阿喇果（Arago）实验 杨氏假设 菲涅尔的理论 偏振现象与晶体（Crystal） §15－1 偏振光概述 一、偏振光与自然光（Polarized light and Natural light） 1、自然光：具有一切可能的振动方向的许多光波之和。 特点：振动方向的无规则性。 表示：可用两个振动方向垂直的、强度相等的、 位相关系不确定的光矢量表示。 自然光 Natural light 2、偏振光（Polarized light）： 光矢量的方向和大小有规则变化的光 线偏振光（Linearly polarized light）：光矢量方向不变，其大小随位相变化。 圆偏振光（Circularly polarized light）：光矢量大小不变，其方向绕传播方向均匀转动，且矢量末端轨迹为圆。 椭圆偏振光（Elliptically polarized light）：光矢量大小和方向都在有规律地变化，且矢量末端轨迹为椭圆。 偏振光方程： 1）线偏振光 (Linearly polarized light) 振动平面： 光矢量与传播方向组成的平面称为线偏振光的振动平面。 Z 2) 圆偏振光(Circularly polarized light) 右旋 z 3) 椭圆偏振光 (Elliptically polarized light) 左旋 右旋 z 自然光 部分偏振光 3、部分偏振光( Partially polarized light) 自然光在传播过程中，由于外界的作用造成振动方向上强度不等，使某一方向上的振动比其它方向上的振动占优势。 Partial polarized light Natural light 表示：部分偏振光=完全偏振光+自然光 完全偏振光 Ip=Imax-Imin 偏振度： 二、 偏振光的产生（Production of polarized light） 主要方法：反射和折射、二向色性、散射、双折射 1. Polarization by reflection 2. Polarization by transmission 3. Polarization by selective absorption 4. Polarization by scattering 5. Polarization by double refraction 1、由反射和折射产生偏振光 1）菲涅尔公式：反射波、折射波与入射波振幅比值的关系 2 n 1 q 1 n 2 q 1 q ’ x z o E1p E1s E’1s E’1p E2s E2p 入射面xoz 分界面xoy 由麦克斯韦方程组和电磁场边界条件推出： 反射光为线偏振光。振动方向垂直于入射面。 透射光为部分线偏振光。 2）布儒斯特定律( Brewster’s Law ) 自然光投射到两种不同介质的分界面上时，若入射角满足关系式 ，则反射光中没有振动平行于入射面的分量。 · · · · · · · · · · 2 n 1 n 1 q 2 q 1 q , 入射角为布儒斯特角，即 3）实例（Examples）： 用玻璃片堆获得偏振光 偏振分光镜 ZnS(n2) 冰晶石 (n1) 45 。 n3 ? 制作 ? 原理 ? n3 ? 膜层厚度 ? 层数 2、由二向色性产生偏振光 (Polarization by selective absorption) 二向色性(Dichroism)：各向异性的晶体对光的吸收本领随波长改变外，还随光矢量相对晶体的方位而改变。 人造偏振片(Polaroid)： H偏振片和K偏振片 x(拉伸方向) y(透光轴方向) z *