153光的偏振-中国农业大学大学物理

平面沿固定的直线方向振动的光称为线偏振 光。
E
0 H
y
Ey0
E0
x
v
Ex0
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光学
第十一章光学
任意线偏振光可以分解成两个互相垂直的（
例如 x方向和y方向）、同相位的线偏振光之和
E E0 cos(t )
其中
0
2r
可分解成：EE
x y
Ex0 Ey0
co s (t co s (t
) )
y Ey0
E0M
左旋
x
线偏振光分解成左右旋圆偏振光 大学物理B
光学
第十一章光学
④自然光
光矢量在 x y平面等概率地作各种方向、
各种振动状态的随机振动的光称为自然光。 自然光可以分解成两个互相垂直的（例如 x 方向和 y 方向）、同振幅、但没有固定相位 关系的线偏振光之和。
一般光源发出的光都是自然光。
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左旋圆偏振：Ex
E
y
E0 E0
co s (t co s (t
)
2
)
或：EExy
E0 E0
co s (t s in (t
) )
右旋圆偏振：EExy
E0 E0
co s (t co s (t
)
2
)
或：EEyx
E0 cos(t E0 sin(t
) )
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第十一章光学
③椭圆偏振光 光矢量在 x y 平面作固定的椭圆振动的光
光学
第十一章光学
⑤部分偏振光
光矢量在 x y平面作各种方向、各种振动状
态的随机振动、但某方向（例如 x 方向）振幅
小的光称为部分偏振光。部分偏振光可以按其
振幅最小和最大的两个互相垂直的方向（例如
x 方向和 y 方向）分解成两个没有固定相位关
系的线偏振光之和。常用偏振度来描述部分偏
振光的偏振程度。 其定义为：
称为椭圆偏振光。迎着光的传播方向看，光矢
量逆时针旋转的称为左旋，反之为右旋。
Ey0 y
左旋
E0 x
右旋
Ex0
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第十一章光学
任意椭圆偏振光可以分解成两个互相垂直 的（例如 x 方向和 y 方向）、相位差为 的线 偏振光之和
椭圆偏振：
Ex Ex0 cos(t )
E
y
Ey0
co s (t
E0
其中
Ex0 E0 cos , E y0 E0 sin
x
Ex0
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②圆偏振光
光矢量在 x y 平面作固定的圆振动的光称
为圆偏振光。迎着光的传播方向看，光矢量 逆时针旋转的称为左旋，反之为右旋。
y
右旋
左旋 E y0
E0
x
Ex0
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任意圆偏振光可以分解成两个互相垂直的 （例如 x 方向和 y 方向）、相位差为 / 2 、 同振幅的线偏振光之和
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b.偏振片
利用二向色性可做成选择某一方向光矢量
通过的光学元件，称为偏振片，能透过光矢
量的方向称为它的偏振化方向或透光轴。自
然光通过理想偏振片后变成了透光轴方向的
线偏振光，称为起偏。但实际上通过偏振片
的透射光的偏振度不可能为1。偏振片的好坏
可用消光比来描述，其定义为： e I m
理想偏振片的消光比为0。
IM
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c.偏振片应用 偏振片是最常用的起偏和检偏元件，工
艺简单，成本低，广泛地用于各种光电产 品之中。
例如偏光镜头、偏光眼镜、偏光显微镜 和光驱等
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第十一章光学
自然光通过理想偏振片后变成了透光轴 方向的线偏振光，称为起偏
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第十一章光学
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解：
第十一章光学
1 I1 2 I0
I 2 I1 cos 2
得：I
1 2
②马吕斯定律 设入射到理想偏振片上的线偏振光的光矢量
与偏振片透光轴方向夹角为 ，将其光振幅分
解到透光轴方向和垂直透光轴方向得：
E// E0 cos
E// 全部透过， E全被吸收。则得透射光强与 入射光强的关系为：
I I 0 cos 2
称为马吕斯定律
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第十一章光学
根据马吕斯定律，可以用理想偏振片确
第十一章光学
§11.3光的偏振
• 光的偏振状态 光的波动性
光的干涉、衍射 .
光波是横波
光的偏振 .
光是TEM波，偏振是横波的固有属性。光的 偏振描述的是其电场矢量（或称为光矢量）的 振动状态。通常可将其分成五种偏振状态。
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①线偏振光
取光传播的方向为 z 方向，其光矢量在 x y
)
Ey0 y
左旋
E0 x
Ex0
/2
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任意椭圆偏振光可以分解成两个分别为左旋
和右旋的圆偏振光之和
y
左旋 EL0 E0
左旋
x
右旋ER0
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例如，左旋椭圆偏振：
Ex
E
y
Ex0 Ey0
cos(t sin(t
) )
左旋圆：E
x
右旋圆：EEEyxy
( Ex0 Ey0 ) cos(t )
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第十一章光学
自然光经此类物质后，透射光变成了部分 偏振光。介质对光的这种方向性选择吸收一 般还与波长有关，称为（线）二向色性。
某些有机晶体，如碘化硫奎宁，有强烈的 二向色性，把它们沉淀在聚氯乙烯膜或其他 塑料膜中。当这膜经过一定方向拉伸后，二 向色性多晶体便会按拉伸的方向排列整齐， 能在薄膜的垂直方向上表现出和单晶一样的 二向色性
P
IM
Im
IM Im
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第十一章光学
五种偏振状态
光的五种偏振状态可用上图形象地表示
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讨论：偏振状态分类
光学
•马吕斯定律 ①偏振片 a.二向色性
有些结构具有二向性的物质， 对光的吸收也呈现出二向性。
第十一章光学
例如天然的电气石晶体为长六角形片状，当 自然光通过时，光矢量在长对角线方向（y方向） 被吸收得少、透过较多，而垂直方向吸收得多、 透过得少。
22
( Ex0 Ey0 ) sin(t )
22
( Ex0 Ey0 ) cos(t )
22
( Ex0 Ey0 ) sin(t )
22
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第十一章光学
实际上圆偏振光和线偏振光都是椭圆偏振 光的特例，描述椭圆偏振光的重要参数是其 椭圆度（椭圆短长轴之比）： y
tan E0m
定入射线偏振光的偏振方向，称为检偏
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第十一章光学
例11.12强度为 I 0的自然光通过偏振片，求透 射光强。
解：பைடு நூலகம்
I 1
0
I0
cos2
d
1 2
I0
例11.13强度为 I 0的自然光通过两块平行放置 的偏振片，无出射光强，若在两块偏振片间
再插入另一偏振片，求可能出射的最大光强，
插入偏振片的光轴应如何取向？