圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第24章光的偏振24.1复习笔记一、光的偏振状态光就其偏振状态可以分为三类：非偏振光、完全偏振光（简称偏振光）和部分偏振光。1．非偏振光（1）非偏振光定义非偏振光在垂直于其传播方向的平面内，沿各方向振动的光矢量都有，即光矢量的分布各向均匀，而且各方向光振动的振幅都相同。这种光又称自然光。（2）图示方法常用两个相互独立而且垂直的振幅相等的光振动来表示自然光．（3）普通光源发的光都是非偏振光的原因在普通光源中有大量原子或分子在发光，各个原子或分子各次发出的光的波列不仅初相互不相关，而且光振动的方向也彼此互不相关而随机分布。2．完全偏振光（1）线偏振光①定义如果在垂直于其传播方向的平面内，光矢量E只沿一个固定的方向振动，这种光就是一种完全偏振光。②振动面定义振动面是指线偏振光的光矢量方向和光的传播方向构成的平面（图24-1（a））。1/62圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台③图示方法图24-1（b）是线偏振光的图示方法，短线表示光矢量在纸面内，点子表示光矢量与纸面垂直。图24-1（2）椭圆偏振光①定义线偏振光及其图示法椭圆偏振光（包括圆偏振光）的光矢量E在沿着光的传播方向前进的同时，还绕着传播方向均匀转动。a．如果光矢量的大小不断改变，使其端点描绘出一个椭圆，这种光就是椭圆偏振光。b．如果光矢量的大小保持不变，这种光就成了圆偏振光。②左旋光和右旋光根据光矢量旋转的方向不同，这种偏振光有左旋光和右旋光的区别。图24-2画出了某一时刻的左旋偏振光在半波长的长度内光矢量沿传播方向（由c表示）改变的情形。图24-2左旋偏振光中光矢量旋转示意图③椭圆偏振光可以看成是线偏振光的合成椭圆偏振光可以看成是两个相互垂直而有一定相差的线偏振光的合成。如图24-2中的左旋圆偏振光就可以看成是分别沿y和z方向的振幅相等而y向振动的相位超前z向振动π2/62圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台／2的两个同频率振动的合成。3．部分偏振光（1）描述一般部分偏振光都可看成是自然光和线偏振光的混合（图24-3）。（2）自然界中的部分偏振光，仰头看到的“天光”和俯首看到的“湖光”就都是部分偏振光。（3）表示法图24-3部分偏振光及其表示法二、线偏振光的获得与检验1．线偏振光的获得（1）起偏器图24-4中画出了两个平行放置的偏振片（实用的光学线栅）P1和P2，它们的偏振化方向分别用它们上面的虚平行线表示。当自然光垂直入射P1时，只有平行于偏振化方向的光矢量才能透过，所以透过的光就变成了线偏振光。偏振片这样用来产生偏振光时，把它称为起偏器。（2）光强变化由于自然光中光矢量对称均匀，所以将P1绕光的传播方向慢慢转动时，透过P1的光强不随P1的转动而变化，但它只有入射光强的一半。3/62圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台2．消光使透过P1形成的线偏振光入射于偏振片P2，这时如果将P2绕光的传播方向慢慢转动，则因为只有平行于P2偏振化方向的光振动才允许通过，透过P2的光强将随P2的转动而变化。（1）当P2的偏振化方向平行于入射光的光矢量方向时，光强最强。（2）当P2的偏振化方向垂直于入射光的光矢量方向时，光强为零，称为消光。3．线偏振光的检验将P2旋转一周时，透射光光强出现两次最强，两次消光。这种情况只有在入射到P2上的光是线偏振光时才会发生，因而这也就成为识别线偏振光的依据。偏振片这样用来检验光的偏振状态时，把它称为检偏器。图24-44．马吕斯定律偏振片的应用图24-5马吕斯定律用图以A0表示线偏振光的光矢量的振幅，当入射的线偏振光的光矢量振动方向与检偏器的偏振化方向成α角时（图24-5），透过检偏器的光矢量振幅A＝A0cosα。因此，以I0表示入射线偏振光的光强，则透过检偏器后的光强I为4/62圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台这一公式称为马吕斯定律。三、反射和折射时光的偏振1．反射和折射时光的偏振变化情况自然光在两种各向同性介电质的分界面上反射和折射时，偏振状态要发生变化。一般情况下，反射光和折射光是部分偏振光。（1）在反射光中垂直于入射面的光振动多于平行振动；（2）在折射光中平行于入射面的光振动多于垂直振动。2．布儒斯特角定律（1）布儒斯特角当入射角等于某一特定值ib时，反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光（图24-6）。这个特定的入射角ib称为起偏振角或称为布儒斯特角。图24-6（2）布儒斯特定律起偏振角当光线以起偏振角入射时，反射光和折射光的传播方向相互垂直，即求得：，式中，n21＝n2/n1，是媒质2对媒质1的相对折射率。上式称为布儒斯特定律。3．增强反射光的强度和折射光的偏振化程度的方法5/62
张三慧《大学物理学：热学、光学、量子物理》(第3版)(B版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第(2
