第5章 光的偏振
[基本要求]
1．阐明惠更斯作图法，说明光在晶体中传播的规律 2．介绍布儒斯特定律和马吕斯定律．
3．阐明自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念及其检测方法． 4．介绍14波片的功用．
5．干涉、衍射和偏振都是波动光学的主要内容，在讨论光的本性时，必须把它们联系在一起．由于通常的光学仪器大部分都与成像和摄谱有关，所以在前四章之后紧接着介绍它们在光学仪器中的应用，巩固所学概念，然后再学习偏振．这样安排还考虑到偏振现象比较不易观察，涉及到各向异性晶体等，初学者比较难于接受．在实际教学中，完全可以根据具体情况加以适当调整．
5.1自然光与偏振光
[教学目标]
1．掌握线偏振光； 2．理解自然光。 [重点]
线偏振光。 [教学内容]
一、光的偏振性
偏振：振动方向对于传播方向的不对称性，叫偏振。
1）纵波：沿传播方向任一截面内振动完全相同，没有不对称性，故纵波无偏振现象。
2）横波：沿传播方向包含振动矢量的截面内有振动，与不包含振动矢量的截面不同，有不对称性，故横波有偏振现象。
结论：偏振现象是横波区别于纵波的主要特征，只有横波才有偏振现象。 干涉和衍射是纵波和横波共同具有的特性，而偏振则是横波所独具的性质。所以，光的偏振有力地证明了光波是横波。
?线偏振光：如果光矢量E只在一个固定平面内，并沿一个固定方向振动，叫线偏振光（也叫平面偏振光）
（1） 平面偏振光表示如图。 （2） 问题：与图面有夹角的平面偏振光
如何表示？ （3） 怎样分解？ 二、自然光和线偏振光
自然光：在与传播方向相垂直的平面内，
?在所有可能的方向上，E的振幅都相等，叫自然光。
（1） 自然光的表示。
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（2） 自然光可以用两个任意方向的两个互相垂直的光振动来表示，且幅度
相等。
（3） 自然光中的两个互相垂直的光振动不可以再合成起来，从而得到线偏
振光，因没有固定的相位。
5.2平面偏振光与部分偏振光
[教学目标]
1．二向色性产生平面偏振光； 2．掌握布儒斯特定律；
3．明确偏振度和部分偏振光的的概念。 [重点]
布儒斯特定律。 [教学内容]
如何由自然光获得线偏振光?
一、利用晶体的二向色性产生平面偏振光
二向色性：异性晶体对振动方向不同的电矢量(o光或e光)具有选择吸收性质，这种晶体叫二向色性晶体。比如电气石。实用的是人造偏振片，可用作起偏器或检偏器。
人造偏振片：把选择吸收性得强的微晶体在透明胶质层中作有规则排列，制成了人造偏振片。
自然光通过偏振片可以得到振动方向沿透振方向的线偏振光，这是利用偏振片的二向色性获得线偏振光的。
由自然光获得平面偏振光光学元件称为起偏器。有一透振方向。 马吕斯定律：一束强度为I线偏振光射到偏振片上，其透射光强为I?Icos2?叫马吕斯定律。
P309例1。
二、反射起偏 部分偏振光：光矢量在某一方向上振幅最小，其垂直方向上最强，叫部分偏振光。（部分偏振光是振动态介于自然光和线偏振光之间的光振动）
(1)表示如右图
(2)在部分偏振光中，两个互相垂直的光振
动之间同样不存在固定的相位关系，所以将它们合成也是没有意义的。
(3)若将自然光的两个互相垂直的光振动减弱任意一个，可以获得部分偏振光。若将部分偏振光中两个互相垂直的光振动滤去任意一个，剩下的一个就是线偏振光；若将两个互相垂直的光振动分开，可以获得振幅不同、振动面互相垂直的两个线偏振光。
偏振度：P? Imax?Imin表示偏振的程度。
Imax?Imin 49
（1）Imax?Imin时，P=0，这是自然光，无偏振。 （2）Imin?0时，P=1，这是平面偏振光，最偏振。 （3）部分偏振光的偏振度0?P?1。 P312例2。
布儒斯特定律：当自然光以起偏角i10的方向射至某物质的表面时，反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光，这一规律叫布儒斯特定律。i10称为布儒斯特角。
（1）当入射角为起偏角时，反射光与折射光互相垂直。
（2）当自然光以起偏角的方向射至某物质的表面时，反射光是线偏振光，而折射光一
般是部分偏振光。
（3）光强弱。 （4）折射起偏。
5.3光通过单轴晶体时的双折射现象
[教学目标]
1．理解双折射现象； 2．掌握光轴和主截面。 [重点]
光轴、主截面。 [教学内容] 一、双折射
自然光入射于异性晶体产生两束折射光叫双折射。
（1）o光：遵守折射定律，是线偏振光。也叫寻常光。
（2）e光：不遵守折射定律， 是线偏振光。也叫非常光。二者振动面接近互相垂直。
二、光轴与主截面
1．光轴：在异性晶体内存在特殊方向，沿着这些特殊方向传播的光不产生双折射，光在平行于这些特殊方向的任何直线叫做晶体的光轴．
（1）光轴仅标志一定的方向，并不限于某一条特直线．晶体内过任一点均可做一条光轴。
（2）分类：只有一个光轴的晶体叫做单轴晶体，有两个光轴的晶体叫做晶体．方解石、石英、红宝石等是最常见的单轴晶体，云母、硫旨玉等是双轴晶体．光通过双轴晶体时，可以观察到比较复杂象．本章讨论的仅以单轴晶体为限．
2．主截面：在单轴晶体中，包含晶体光轴和一条给定光线的平面叫做与这
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