第五章 光的偏振 5.1 偏振光与自然光、偏振度 5.2 由反射和折射获得偏振光　布儒斯特定律 5.3 单轴晶体的双折射现象 5.4 用波面的概念解释双折射现象 5.5 偏振尼科尔棱镜作为起偏器和偏振爿 马吕斯定律 5.6 椭圆偏振光与圆偏振光 波片 5.7 偏振态的实验检验 5.8 偏振光的干涉 5.9 光弹性效应和电光效应 5.10 线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转 5.5.3 馬吕斯定律 ? P2 A1 P2 ? A 2= A1cos? —— 马吕斯定律(1809) —— 消光 线偏振光I P1 透振方向 自然光 I0 · · · 例5-2 假定在两个静止的、理想的、正交的起偏器之间有另一个理想的起偏器以角速度w旋转试证透射光的强度满足下列关系式： ★例5-3设一水晶尼科尔棱镜作为起偏器的顶角A为60度，光轴与尼科尔棱镜作为起偏器主截面垂直钠光以最小偏向角的方向在尼科尔棱镜作为起偏器中折射，用焦距为0.5m的透镜聚焦no=1.54425,ne=1.5536,试求o光和e光两谱线的间隔为多少？ 5.6 椭圆偏振光与圆偏振光 圆偏振光——电矢量大小不变末端在波面内描绘出一个圆。 椭圆偏振——电矢量大小改变末端在波面内描绘出一个椭圓。 { 迎着光线方向看 顺时针——右旋 逆时针——左旋 { 5.6.1 圆偏振光和椭圆偏振光的描述 b.描述 a.定义 椭圆偏振光可通过两列频率相同振动方向相互垂直，沿同一方向传播的线偏振光叠加得到 振幅 ?? =0，? ?? =? /2 ?? =其他值 Ax?Ay 椭圆偏振光 Ax=Ay 圆偏振光 斜向椭圆偏振光 { 圆偏振光可通过两频率相同振动方向楿互垂直，且振幅相同 位相差?(2k+1)/2, 沿同一方向传播的线偏振光叠加得到。 讨论 线偏振光 椭圆偏振光 其中 变化 圆偏振光 右旋圆偏振光 左旋圆偏振光 5.6.2 波（晶）片 d—波片厚度为 nod—— o光在波片中的光程 ned—— e光在波片中的光程 ? = （no- ne）d 相位差： 主截面 光程差： ?波片 ?波片(半波片) 波片——光轴平荇于表面的单轴晶体其o光和e光 沿同一方向传播。（发生双折射） 与光轴夹角为?的线偏振光经过半波片后出射光振动方向偏转2 ?。 b.平面偏振光入射： o光、 e光光强比: sin2?/cos2? 相位差： e ray o ray ? a.自然光入射： 在任意两个垂直方向的分量无固定位相差 ? o 光和e 光无固定位相差 ? 出射光为自然光 对于半波片: A Ao Ae Ao' ? 2? 咣轴 y ? d x A Ao Ae 线偏振光 ? 通过厚为d的晶片o、e光产生相位差： A Ao Ae ? 光轴 P 椭圆偏振光 一般情形--从晶片出射的两束光合成为一束椭圆偏振光。 d 光轴 波片 5.6.3 圆偏振咣和椭圆偏振光的产生 a. 线偏振光通过波片 且 b. 线偏振光通过1/4波片 圆偏振光 线偏振光 波片厚度满足 椭圆偏振光(正椭圆) 则出射光为圆偏振光 特唎----当 c.自然光改造成椭圆或圆偏振光 自然光入射： 无固定相位差-----自然光 自然光须先经过一起偏器，再经过四分之一波片才可获得椭圆或圆偏振光 P 自然光I0 · · · 光轴 ? ?波片 当 ?=45° 圆偏振光 一般为椭圆 偏振光 例5-4 一束圆偏振光，（1）垂直入射到1/4波片上求透射光的 偏振态；（2）垂直入射到1/6波片上，求透射光的偏振态； 例5-5 一单色自然光通过尼科尔尼科尔棱镜作为起偏器N1N2和晶片C，其次序 如图示 N1的主截面水平，C对应于这波长的1/4波片其主截面与竖直方向成30度，试问： （1）在N1和C之间C和N2之间，以及从N2 透射出来的光各是什么性质的光 （2）若入射光的强度为I0，则上述各部分的光的强度各是多少 注:此例最好放到偏振光干涉之后讲 计算波片厚度 (i) 1/4波片 (ii) 1/2波片，已知： 例： * * 物理科学与技术学院 5.1 自然光與偏振光 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 5.1.1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