2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的偏振和晶体光学基础

1 光的偏振和晶体光学基础 2 §7－1 偏振光概述 一、偏振光与自然光（Polarized light and Natural light） 1、自然光：具有一切可能的振动方向的许多光波之和。 特点：振动方向的无规则性。 表示：可用两个振动方向垂直的、强度相等的、 位相关系不确定的光矢量表示。 自然光 Natural light 3 光是电磁振荡的一种传播。其中电场和磁场的振动方向垂直，为方便计，以下只考虑电振动。 自然光（natural light） 由于普通光源发光的间歇性和随机性 振动方向 不一定相同 波列长度也不一定相同 初相 也不一定相同 乱 大量原子发光的统计效果构成了自然光。其振动方向包含了整个振动平面。 4 没有优势方向 自然光的分解 非相干 根据统计平均，自然光没有优势振动方向，各个振动方向的强度相等。 自然光的表示法： 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。 · · · 5 偏振光方程： 6 2、偏振光（Polarized light）： 光矢量的方向和大小有规则变化的光 线偏振光（Linearly polarized light）：光矢量方向不变，其大小随位相变化。 圆偏振光（Circularly polarized light）：光矢量大小不变，其方向绕传播方向均匀转动，且矢量末端轨迹为圆。 椭圆偏振光（Elliptically polarized light）：光矢量大小和方向都在有规律地变化，且矢量末端轨迹为椭圆。 7 1）线偏振光 振动平面： 光矢量与传播方向组成的平面称为线偏振光的振动平面。 8 2) 圆偏振光 左/右旋 http://www.photophysics.com/tutorials/circular-dichroism-cd-spectroscopy/1-understanding-circular-dichroism 9 3) 椭圆偏振光 左旋 右旋 z 10 自然光 部分偏振光 3、部分偏振光( Partially polarized light) 自然光在传播过程中，由于外界的作用造成振动方向上强度不等，使某一方向上的振动比其它方向上的振动占优势。 Partial polarized light Natural light 11 完全偏振光和自然光是两种极端情形，介于二者之间的一般情形是部分偏振光。 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，天空的散射光和水面的反射光就是这种部分偏振，它可以分解如下： 表示法： 分解 非相干 · · · · · · · · 12 表示：部分偏振光=完全偏振光+自然光 完全偏振光 Ip=Imax-Imin 偏振度： 完全偏振光（线、圆、椭圆） P = 1 自然光（ 非偏振光） P = 0 部分偏振光 0 < P < 1 $