西安电子科技大学：《大学物理》课程教学讲义（下）13-5 光的偏振

第11节自然光与偏振光 一、自然光 (a), b), (c) 自然光在垂直传播方向的平面内： 沿任何一个方向的光振动都不比其它方向占优势 光的能量沿各个方向均匀分布 自然光可以分解为两个相互垂直、彼此独立的等幅分振动 +hr 二、 偏振光 1、完全偏振光（线偏振光，平面偏振光) 传播方向与振动方向决定的平面：振动面 ◆●●+ 2、部分偏振光 H中 十中4 具有偏振现象是横波的特征，纵波没有偏振现象 第12节 偏振片马吕斯定律 一、偏振片：只让某一方向的光振动通过 偏振化方向（起偏方向）个 1、起偏、起偏器 2、检偏、检偏器 HHHO 示教 二、马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透 射光强I与入射光强1。之间满足 1=1。cos2a—马昌斯定律 ：入射线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 证：设入射线偏振光的振幅A, A=Ao cosa,A =A0 sina 1A 1A6 -cos2 a,I=1o cos2 a

1 第 11 节 自然光与偏振光 一、自然光 y c y c y c x x x E  z z (a)， (b)， (c) 自然光在垂直传播方向的平面内： 沿任何一个方向的光振动都不比其它方向占优势 光的能量沿各个方向均匀分布 自然光可以分解为两个相互垂直、彼此独立的等幅分振动 二、偏振光 1、完全偏振光（线偏振光，平面偏振光） 传播方向与振动方向决定的平面：振动面 2、部分偏振光 具有偏振现象是横波的特征，纵波没有偏振现象 第 12 节 偏振片 马吕斯定律 一、偏振片：只让某一方向的光振动通过 偏振化方向（起偏方向） 1、起偏、起偏器 2、检偏、检偏器 A B 示教 二、马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透 射光强 I 与入射光强 I 0 之间满足  马吕斯定律 2 0 I  I cos 0 I I  ：入射线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 证：设入射线偏振光的振幅 A0 A0 cos ， A//  A0 A  A0 sin A A//  ， 2 2 0 2 // 0   cos A A I I  2 0 I  I cos  

注意：只对入射线偏振光成立 若入射光是自然光，1三。 讨论：=0,1=10 OH a=π/2，I=0 HHG一 入射光 旋转偏振片 透射光 线偏振光 明暗交替变化 自然光 光强不变 部分偏振光 强弱交替变化 例：1 让一束自然光通过两个 偏振化方向相互垂直的 偏振片，透射光强=？ 如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏 振偏振化方向夹角为α， 透射光强1=，cos2asin2a 如果每个偏振片吸收10%的平行于偏振化方向的光振动能量 透射光强1=，·90%c0s2a-90%sin2a-90% 2 第13节反射和折射光的偏振 入射面：Π（入射线，法线） 反射定律'=i 折射定律n,sini=n2sinY M 反射光和折射光都是部分偏振光 反射光中，“⊥振动”多于“振动” 折射光中，“振动”多于“⊥振动” i=。=arcg2时 反射光为完全偏振光，只包含“1振动” i6：布儒斯特角（起偏角) g。=：布儒斯特定律 n, 注意：（1)i=i。时，只反射部分“1振动”，不反射“1振动” 折射光中包含其余的“⊥振动”和全部的“/振动” 折射光仍是部分偏振光 2

2 注意：只对入射线偏振光成立 若入射光是自然光， 0 2 1 I  I 讨论：  0， 0 I  I    / 2， I  0 入射光 旋转偏振片 透射光 线偏振光 明暗交替变化 自然光 光强不变 部分偏振光 强弱交替变化 例：让一束自然光通过两个 偏振化方向相互垂直的 偏振片，透射光强=？ 如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏 振偏振化方向夹角为 ， 透射光强   2 2 0 cos sin 2 1 I  I 如果每个偏振片吸收10% 的平行于偏振化方向的光振动能量 透射光强 90% cos 90% sin 90% 2 1 2 2 0 I  I        第 13 节 反射和折射光的偏振 入射面： （入射线，法线） 反射定律i  i i i n1 折射定律 sin sin 1 n2 n i  M M  反射光和折射光都是部分偏振光 2 n 反射光中，“ 振动”多于“//振动”  折射光中，“//振动”多于“ 振动” 时 1 2 0 n n i  i  arctg 0 i 0 i n1 反射光为完全偏振光，只包含“ 振动” ：布儒斯特角（起偏角） 0 i  2 n ：布儒斯特定律 1 2 0 n n tgi  注意：（1）i  i0 时，只反射部分“ 振动”，不反射“//振动” 折射光中包含其余的“ 振动”和全部的“//振动” 折射光仍是部分偏振光     2

(2)i=,时，反射光线⊥折射光线 证明：%sin=m,siny,g,=2-sna n sinio=n2 cosio n cosio n siny=n2 cosio,siny=cosio=sin(), (3)自然光以布儒斯特角 照射玻璃片堆，可使 折射光成为完全偏振光 折射光中只剩下“振动” 例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射 玻璃片，界面2上的反射光是 (A)自然光 io (B)完全偏振光，光矢量振动方向⊥入射面 (C)完全偏振光，光矢量振动方向∥入射面 (D)部分偏振光 解：对界面1，i。是布儒斯特角，对界面2，y是布儒斯特角 g,-,7+6=子gy=g。= n n 例： 3

3 （2）i  i0 时，反射光线 折射光线 证明：n1 sin i0  n2 sin ， = ， 1 2 0 n n tgi  0 0 cos sin i i 1 0 2 0 n sin i  n cosi n2 sin = n2 cosi0 ，sin =cosi0 = ) ， 2 sin( 0  i  2 0    i  （3）自然光以布儒斯特角 0 i 照射玻璃片堆，可使 折射光成为完全偏振光 折射光中只剩下“//振动” 例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射 玻璃片，界面 2 上的反射光是 （ A）自然光 0 i n1 （ B ）完全偏振光，光矢量振动方向 入射面  2 n （C ）完全偏振光，光矢量振动方向//入射面 （ D ）部分偏振光 解：对界面 1，i0 是布儒斯特角，对界面 2， 是布儒斯特角 ， ， 1 2 0 n n tgi  2 0    i  2 1 0 n n tg  ctgi  例： i 0 i i 0 i 解： i i 0 i 0 i i i 0 i       1 2 n1