《光学教程》第五版姚启钧第五章光的偏振.pptx

第五章光的偏振物理科学与技术学院

01偏振光与自然光、偏振度02由反射和折射获得偏振光布儒斯特定律03单轴晶体的双折射现象04用波面的概念解释双折射现象05偏振棱镜和偏振片马吕斯定律06椭圆偏振光与圆偏振光波片07偏振态的实验检验08偏振光的干涉09光弹性效应和电光效应10线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转

5.1自然光与偏振光偏振度纵波—波的振动方向对传播方向具有对称性。横波—波的振动方向对传播方向没有对称性。偏振光的偏振性电矢量光矢量偏振态—在垂直于光传播方向的平面内光矢量的振动状态。前言单色光复色光{光（频率）

一般，用单色光讨论偏振态自然光圆偏振光椭圆偏振光右旋偏振态的分类部分偏振光完全偏振光平面偏振光(线偏振光)左旋右旋左旋

5.1.2自然光与偏振光E·面对光的传播方向看EEyExyx?1.平面偏振光(线偏振光)·····线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解光振动垂直板面光振动平行板面振动面播传方向表示法：

2.自然光自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。···非相干没有优势方向自然光的表示法：

相位分布关联，不显示偏振性03自然光02自然光01

线偏振光线偏振光

5.1.3部分偏振光和偏振度平面偏振光+自然光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，分解非相干········天空的散射光和水面的反射光就是这种部分偏振光，它可以分解如下：偏振度自然光P=0线偏振光P=1部分偏振光0P1

5.2.1布儒斯特角自然光?部分偏振光5.2由反射和折射获得偏振光、布儒斯特定律rp=0即反射光中无平行分量，成为平面偏振光。用i10表示i10—布儒斯特角当p分量——振动方向平行于入射面s分量——振动方向垂直于入射面反射光的偏振态n1n2i10i1i2S分量P分量

5.2.2由折射获得偏振光一般用玻璃堆，透射光成平面偏振光。激光器谐振腔实验上很难以准确的布儒斯特角入射，使反射光成平面偏振光。布儒斯特窗

5.2.3偏振现象的解释自然光不以布儒斯特角入射：自然光反射和折射后成为部分偏振光·······n1n2i1i1i2··SP

书P.206例5-1自然光以入射角i投射到水面上，使发射光成为完全偏振光。现有一块玻璃浸于水中，如光从玻璃面反射也为完全偏振光，试求水面与玻璃面之间的夹角。解：

5.3单轴晶体的双折射寻常光和非寻常光2.寻常(o)光和非寻常(e)光自然光入射到各向异性介质中，折射光分成两束的现象。1.双折射现象in1n2rore各向异性介质自然光oeoo光折射线在入射面内。{ee光折射线也不一定在入射面内。{遵从折射定律一般不遵从折射定律

···方解石oee??o···以入射方向为轴旋转方解石方解石偏振片双折射的两束光振动方向相互垂直演示

象折射现双折射现双折射会映射出双像：方解石晶体

e光的像光光双折射纸面光光双折射纸面光光双折射纸面光光双折射纸面光光纸面o光的像当方解石晶体旋转时o光的像不动e光的像围绕o光的像旋转方解石晶体{

5.3.2光轴特定的方向，晶体中光沿这个方向传播时，不发生双折射现象。方解石晶体（冰洲石）：定义沿光轴方向传播n(?)=no沿垂直于光轴方向传播n(?)=ne{AB102°78°光轴由钝隅引出的与三个棱边成等角的方向就是光轴。n(?)为e光的折射率

单轴晶体：方解石、石英双轴晶体：云毋、硫磺、黄玉{5.3.3主截面晶体光轴与晶体表面法线构成的平面叫主截面光轴法线经过每一点有三个主截面注意与课本定义的差别P.207AB102°78°光轴主截面

由光轴和光线构成的平面叫主平面o光光轴o光主平面····e光光轴o光的振动方向垂直于o光的主平面e光的振动方向平行于e光的主平面一般，o光与e光的振动方向不垂直。主平面o光主平面e光主平面e光主平面

如果光轴在入射面内?两主平面重合?o光与e光的振动方向相互垂直。注：若两截面夹角很小，常常将o光与e光的振动方向看作近似垂直。5.3.4o光与e光的相对光强a.自然光入射光轴·····e方解石·oI考虑垂直入射的特殊情况（光轴在入射面内）特例:主截面

b.线偏振光入射AeAoθ以入射光为轴旋转晶体，主截面随之转动?θ改变θ=0?，I0=0,Ie=Iθ=90?，I0=I,Ie=0

o光在晶体中的波面是球面。e光在晶体中的波面是旋转椭球面。xz?x?z单轴晶体，以光轴（z轴）旋转对称（如图）在晶体中不同方向数值不同5.4用波面的概念解释双折射现