光的偏振大连理工大学物理系马春利第第1414章章光的偏振光的偏振光的偏振（又称极化）现象说明光（电磁波）是横波。p1p1p2p2当和平行时，光最亮当p和p垂直时，光最暗p1p212§§1313、、11光的五种偏振状态光的五种偏振状态在空间某定点垂直于光传播方向的平面内，光矢量可能有各种不同振动状态，这种振动状态称为偏振状态偏振状态。一、偏振光一、偏振光r单色平面谐波沿Z轴传播，其光矢量E是在X、Y平面内振动。E⎧xE=xcos(ω+ϕxt)rrr⎨0E=Ei+EjEE=cos(ω+ϕt)xy⎩yy0yEy特殊限制：1)=q0=c2)Δϕ=ϕ−ϕE1yxx0两频率相同垂直方向的振动的合成轨迹为：cosΔϕEE2−2EE(+)y2=E2sin2ϕΔ（（11））xqxyqx0cosΔϕEE2−2EE(+)y2E=2sin2ϕΔ讨论xqxyqx011、线偏振光、线偏振光当Δϕ=m±2πm0=1,L2时,EEEE2−2()(−y1m+y)20=xxqqr此表明E的端点描绘的轨迹是Ey=(−1)mq直线；具有这种特点的光，称Ex线偏振光线偏振光。方向传播rrm为偶数EEE·面m为奇数振动面对光的传播方向看线偏振光的表示法：线偏振光的表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面cosΔϕE22、圆偏振光、圆偏振光E2−2EE(+)y2=E2sin2ϕΔxqxyqx0πΔ当ϕ=(2±m1+)且=q1时2EEE2+2=2xy0xrEr此表明E的端点描绘的轨迹是圆；具有这种特点的光，称圆偏振光圆偏振光。2cosΔϕEy22233、椭圆偏振光、椭圆偏振光Ex−2EE(x+y)E=xsinϕΔqq0当Δϕ≠±mπ且≠q1时光矢量端点的轨迹是椭圆，称为椭圆偏振光椭圆偏振光。⎧π=⎪(±2m+1)正椭圆正椭圆Δϕ2⎨π≠⎪(±2m+1)斜椭圆斜椭圆⎩2右旋圆右旋椭圆偏振光偏振光y传播方向yEx0xzλ/2某时刻左旋圆偏振光E随z的变化综上所述，振幅成正比、相位差恒定的两综上所述，振幅成正比、相位差恒定的两相互垂直的线偏振光合成后仍然是偏振光。相互垂直的线偏振光合成后仍然是偏振光。⎧椭圆偏振光⎪是由决定的E,Exy两线偏振光⎨圆偏振光Δϕ⎪⎩线偏振光二、自然光二、自然光各个方向振动几率相等，且各方向振动的振幅、相位均无关联的光叫做自然光自然光。IIII,=+而II==0xyxy2自然光可看做是：1）沿各方向的振动概率相等，且各方向的振幅、相位互无关联的光；2）由两垂直的、振幅相等的、彼此独立的线偏振光合成的光。•••自然光的表示三、部分偏振光三、部分偏振光既有自然光，又有偏振光，这种光称为部分偏振光表示偏振光光强IpIn表示自然光光强则部分偏振光的光强III0=p+n部分偏振光的表示法：········平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强偏振度偏振度⎧1完全偏振光II⎪P=p=p当=P⎨0→1部分偏振光III+⎪0pn⎩0自然光§§1414、、22起偏和检偏起偏和检偏一、偏振片的起偏和检偏一、偏振片的起偏和检偏偏振片是一种使自然光变为线偏振光的偏光元件偏振片是一种使自然光变为线偏振光的偏光元件把偏振片允许通过的光矢量方向称透光方向或偏振化方向。用来从自然光获得线偏振光的器件称为起偏（振）器起偏（振）器；用来检验入射光是否为线偏振光的器件称为检偏振器检偏振器。p1p2自然光起偏器线偏振光检偏器1.起偏•起偏：从自然光获得偏振光•起偏器:起偏的光学器件•起偏的原理：利用某种光学的不对称性偏振片光轴•微晶型非偏振光···线偏振光电气石晶片y分子型x入射z电磁波z线栅起偏器22、检偏、检偏转动检偏器，看到出射光由亮变暗，又由暗变亮，转动一周，有两次极大，两次光强极小。（光强极小为零称为消光现象消光现象。pp不同偏振光入射到偏振片时，12旋转偏振片，透射光强的变化：入射光透射光强的变化自然光光强为入射光强的1/2，光强不变光强周期性变化，从部分偏振光IIImax→min→max,旋转偏振片没有消光现象但Imin≠0圆偏振光光强为入射光强的1/2，光强不变椭圆偏振光光强有极大、极小变化，但没有消光现象即Imin≠0光强有极大、极小变化，有消光现象线偏振光ABEI二、马吕斯定律二、马吕斯定律00I（检偏）θB透过第二个偏振片后的光强：2222