大学物理——光的偏振
今日一言：如果你连工作挣钱都要别人开导你，
都要人盯着，看着，哄着，鼓励着，
劝你还是别干了，那你就应该穷。
这是不是鸡汤，这是现实。
——王健林
大学物理——光的偏振
很快进入新内容了，我才刚整理这个内容的笔记。
课本目录
- 10.1 自然光和偏振光
- 10.1.1 横波的偏振性
- 10.1.2 自然光
- 10.1.3 线偏振光
- 10.1.4 部分偏振光
- 10.2 起偏和检偏 马吕斯定律
- 10.2.1 偏振片的起偏和检偏
- 10.2.2 马吕斯定律
- 10.3 反射和折射时光的偏振
- 10.4 光的双折射现象
- 10.4.1 双折射现象 晶体的光轴
- 10.4.2 o光和光的特性
- *10.4.3 用惠更斯原理解释双折射现象
- 10.4.4 偏振棱镜
- *10.5 偏振光的干涉 人为双折射现象
- 习题10
10.1 自然光和偏振光
首先要搞清楚，纵波和横波长什么样，我从小一直觉得横波就是水平传播，纵波就是上下振动传播的。
10.1.1 横波的偏振性
光矢量：光波电矢量（E矢量)
偏振 ：光矢量不和光的传播方向一致。
偏振光分类：自然光、线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光。
10.1.2 自然光
自然光：在垂直于光的传播方向的平面内，沿各个方向振动的光矢量都有振幅相等、分布对称特性的光。
10.1.3 线偏振光
线偏振光：在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定的方向振动的光。
部分偏振光
部分偏振光：在垂直于光的传播方向的平面内，光振动在某一方向较强，而在垂直于此方向较弱的光。
光的偏振状态
一、非偏振光
非偏振光： 自然光
普通光源发出的光为自然光。
- 初相互不相关
- 振动方向互不相关且随机分布
自然光的光矢量可用两个相互独立、振幅相等、振动方向相互垂直的分振动表示。
- 两个互相垂直分振动方向是任选的。
- 各光矢量间无固定的相位关系。
- 两光矢量振幅相等，各具有一半的振动能量。
二、完全偏振光
部分偏振光：线、圆和椭圆偏振光。
- 线偏振光：
完全可以像正弦量分析一样，把偏振光沿两个相互垂直的方向分解：
- 圆和椭圆偏振光：
可看作两束频率相同、传播方向一致、振动方向相互垂直、相位差恒定的线偏振光的合成。
- 相位差为90°时，为圆偏振光。
三、部分偏振光
部分偏振光：自然光和线偏振光的混合。
10.2 偏和检偏 马吕斯定律
获得偏振光的途径中，最常用且最方便的方法就是利用偏振片获得线偏振光。
10.2.1 偏振片的起偏和检偏
偏振片 ：只让一个方向的光偏振通过的光学元件。
偏振化方向：允许通过的光振动方向。
二向色性 ：某些晶体只允许某一个方向的光振动通过。
起偏 ：自然光通过偏振片后成为线偏振光的过程。
起偏器 ：起偏所用的偏振片
检偏 ：检验某光是否为线偏振光的过程。
检偏器 ：检偏所用的偏振片
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化。
自然光通过旋转的检偏器，光强不变。
用一个偏振片就可以区分出自然光、部分偏振光和线偏振光。
10.2.2 马吕斯定律
透射光的光强大小决定于入射线偏振光的光强和偏振片的偏振化方向与入射线偏振光的光矢量振动方向之间的夹角。
(1) 当夹角为0或1080°时，光强最大。
(2) 当夹角为90°或270°时，光强最小。
(3) 由(1)和(2)可知，一束自然光通过一块偏振片时，其光强变为原来的一半。
10.3 反射和折射时光的偏振
布儒斯定特律
入射角满足：
此时反射光成为光振动垂直于入射面的线偏振光，但折射光仍为部分偏振光，称为布儒斯特定律，该入射角成为起振偏角或布儒斯特角。——反射光线和折射光线垂直。
几何光学的折射定律：
可有
，得：
折射光的偏振化程度很低。
玻璃片堆：许多玻璃片叠起来的，增强折射光的偏振化程度用。
10.4 光的双折射现象
10.4.1 双折射现象 晶体的光轴
1. 双折射现象：
双折射：一束光入射到各向异性介质（晶体）分界面时，折射光分成两束的现象。
寻常光：遵从折射定律的光线。（o光）
非常光：一般不遵从折射定律的光。（e光）
- e光折射线不一定在入射面内。
- o光和e光都是线偏振光。
2. 晶体的光轴
晶体的光轴：当光在晶体内不发生光折射时，光的传播方向。
单轴晶体：只有一个光轴方向的晶体。
双轴晶体：有两个光轴方向的晶体。
10.4.2 o光和e光的特性
1. 主截面、主平面：
主截面：光轴和晶体表面法线的平面。
主平面：光的传播方向和晶体光轴构成的平面。
- o光的振动方向垂直于光的主平面。
- e光的振动方向在光的主平面内。
2. 主折射率、正晶体、负晶体：
晶体的主折射率：
正晶体：e光的主折射率大于o光。
负晶体：e光的主折射率小于o光。
利用折射率也可以传播速率判定正负晶体。
10.4.3 用惠更斯原理解释双折射现象
o光为球面子波，e光为椭球面子波。
10.4.4 偏振棱镜
不做学习要求，不写。
