量子力学讲义A(10)

因为

所以，光强度为

这就是马吕斯定律，马吕斯定律说明了入射到偏振片上的线偏振光，其透射光强度的变化规律。 （演示）

05-20-02

偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律

马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )

法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。1808年起在巴黎工艺学院工作。1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。

马吕斯从事光学方面的研究。1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。他研究了光在晶体中的双折射现象，1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振

仪器。

当=0°或180°时， ，透射光最强。当=90°或270°时，，透射光强为零。当为其他值

时，光强介于 0 和 之间

光的双折射

一束入射光在各向异性介质的界面折射时，产生两束折射光的现象称为双折射现象。其中一束折射光始终在入射面内，且遵守折射定律，称为寻常光，简称光。另一束折射光一般不在入射面内，也不遵守折射定律，沿不同方向有不同的折射率，称为非常光，简称光。甚至在入射角

，即垂直入射时，寻

常光沿原方向前进，而非常光一般不沿原方向前进。

因为折射率决定于光在介质中的速度，所以光在晶体中的光速则随传播方向而改变。（图示） 光和光都是偏振光。 光轴与主截面

在晶体中存在着一个特殊的方向，当光线在晶体内沿着这个方向传播时，不发生双折射，即光和光的折射率相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。只有一个光轴的晶体，称为单轴晶体（比如方解石、石英等）；有些晶体具有两个光轴，称为双轴晶体（比如云母、硫磺等）。 包含光轴与晶面法线的平面为主截面。

光主平面和

光主平面

由光轴和光组成的平面为光主平面。光振动面垂直于主平面。由光轴和光组成的平面为光主平面。光的振动面平行于主平面。当入射面与主截面重合时，两主平面均与主截面重合。光、光振动相互垂直。 （图示）

利用晶体的双折射现象，用方解石晶体可以制成一种起偏棱镜（尼科耳棱镜）。

当光垂直入射时，光仍沿原方向前进，但光一般不沿原方向前进。

但如果光轴平行于晶面，光垂直入射时，晶体中两种光线仍沿原入射方向前进。但应注意，两者的传播速率不相等，仍有双折射现象。

当光垂直入射各向异性介质的界面时，产生两束折射光，光仍沿原方向前进，但光一般不沿原方向前进，如图所示。但如果光轴平行于晶面，光垂直入射时，晶体中两种光仍沿原入射方向前进。但应注意，两者的传播速率不相等，仍有双折射现象。

在晶体中存在着一个特殊的方向，当光线在晶体内沿着这个方向传播时，不发生双折射。这个特殊的方向称为晶体的光轴。

光沿光轴方向传播时不发生双折射。

包含光轴与晶面法线的平面为主截面。

由光轴和光组成的平面为光主平面。光振动垂直于主平面。由光轴和光组成的平面为光主平面。光振动平行于主平面。当入射面与主截面重合时，两主 平面均与主截面重合。光、光振动相互垂直。

尼科耳棱镜是利用光的全反射原理与晶体的双折射现象制成的一种偏振仪器。

取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部分，使主截面上的角度为68度。

将晶体沿着垂直于主截面及两端面的AN切开，再用加拿大树胶粘合起来。

前半个棱镜中的光射到树胶层中产生全反射，光不产生全反射，能够透过树胶层，所以自尼科耳棱镜出来的偏振光的振动面在棱镜的主截面内。

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