偏振1解释下列名词双折射光轴主截面二向色性
第五章光的偏振
第五章 光的偏振§1 光的横波性及偏振态一、偏振现象日常生活中可发现光的许多偏振现象。
如：电视接收天线方向与电磁振动方向一致时，信号最清晰，而不是与传播方向一致时；又如：超快开关，利用光波偏振的电光效应，可制成s 910-的高速开关；量糖汁，利用偏振光在糖溶液中振动面的旋转，测量糖溶液的浓度。
干涉和衍射揭示光的波动性，但波有给、横波之分，干涉、衍射并不能体现这种区别。
二、偏振定义横波纵波：区别：横波有偏振，纵波无偏振波的偏振：振动方向相对于传播方向不对称例：机械波横波（1）能通过 （2）不能通过纵波：装置无论怎样摆置，均能通过可看出：纵波的振动方向对传播方向有对称性；横波的振动方向对传播方向没有对称性；例：光学实验，两块偏振片P 1、P 2；21p p 透光 21p p ⊥ 消光光发生类似的偏振现象，光是横波电矢量与光的传播方向垂直但在与传播方向垂直的二维空间里电矢量可以有各种不同的振动状态（称为偏振态） 如：（用一块偏振片）从普通光源出来的光，通过P 1，有光，（转动P 1）。
而从P 1出来的光射入P 2，（转动P 2，有时有光，某位置又无关），说明普通光源的光与从P 1出来的光的偏振态是不同。
有五种偏振状态：自然光（非偏振奋光），平面偏振光（线编光）部分偏振光、圆偏光，椭圆偏光。
三、偏振态1、平面偏振光（线偏光）只包含一种振动方向的光，即振动方向只限于某一确定方向，平偏光的数学表达式（一般）yky t A E ：y x ky t A E ：x y y x x )cos( )cos( -=-=ωω方向方向 而对于任意方向振动的平偏光，可将此振动分解，用两个位相相同，振方互相垂直的光波迭加来描述，其与x 轴夹角为θ。
θθωsin ,cos )cos()(A A A A ky t y A x A y E x E E y x y x y x ==-+=+=)cos()(ky t y A x A E y x --=ω2、自然光实验：普通光源，转动偏振片，都有光，且光强一样。
偏振与晶体双折射(精)
状和取向，并在以后的传播中不再改变。
• 线偏光垂直入射到波晶片时，出射光是椭圆偏振光；当θ=450
（AO=Ae）且波晶片为1/4波片（ =+π/2）时，出射光是圆偏 振光。
• 由自然光得到椭圆（园）偏振光：
e
A
椭圆偏振器： 园偏振器：
N1
N2
I0
o
I
起偏器
波晶片
§5.8 偏振态的实验检定
一、平面偏振光的检定：
方法：让被检定的光通过一块偏振片（如尼科耳棱镜），以入 射光为轴旋转偏振片。
第五章 光的偏振
1、阐明自然光、平面偏振光、部份偏振光、圆偏振光 和椭圆偏振光的概念及其检验方法。 2、了解由反射、折射和二向色性晶体所产生的偏振； 掌握布儒斯特定律的马吕斯定律。 3、叙述单晶体双折射的特点，说明惠更斯作图法，阐 明几种偏振仪器的作用。 4、叙述1/4波晶片的作用，分析平行平面偏振光干涉的 条件及其实现的方法。 阐明偏振光的干涉及应用。
实验表明:
o光是光矢量与o主平面垂直的线偏振光.
e光是光矢量与e主平面平行的线偏振光.
当光轴在入射面内时,主截面,o主平面,e主平面都重合.
• 光轴 e光
法线
• • • o光
法线
e光 • • • o光 光轴
二.惠更斯原理对双折射的解释 1.晶体的主折射率，正晶体、负晶体
在双折射晶体中,o光沿各向传播的速度相同,故 o波波面为球面;e光沿各向的传播速度不同,e波面
振幅分别为： AO A sin ,
Ae A cos
e
A
o
在晶片内两个 振动分别为：
Eo
Ao
cost
o
Ao
cos2
高二物理竞赛课件：光的双折射现象
B
E’
• F’
出射光沿相同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，传播速度 相同，不产生双折射现象。
4、平行光垂直入射，光轴在入射面内，光轴平行晶体表面
光轴
A
B
E F
O垂直的偏振方向，但传播 速度不相同，我们认为产生了双折射现象。
双折射晶体的分类：
e波面 光轴
单轴晶体: 只有一个光轴的晶体：方解石、石英、红宝石等 双轴晶体：有两个光轴方向的晶体：云母、硫磺、黄玉等
2、主截面(主平面) ：
晶体中由某光线与晶体光轴构成的平面 称为与该光线相对应的主截面。
o光的振动方向垂直于自己的主截面 e光的振动方向平行于自己的主截面
光轴 e光 o光 对于主截面和入射面重合的情况，o光、e光都在入射面内， 它们的振动相互垂直。
tg n1 1 36 56
n2 1.33
又因 i2 是布儒斯特角，由布儒斯
特定律可得：
tgi2
n3 n2
1.5 1.33
i2 48 26
i2 4826 3656 1130
光轴
正晶体：vo ve 如石英 no ne 负晶体：vo ve如方解石 no ne
ve o
v0
o
v0 ve
正晶体
o波面
负晶体
四、双折射现象的应用
利用晶体制成一些棱镜或者器件可以从自然光中获得 高质量的线偏振光。
1、尼科耳棱镜
no (1.658) n(1.55) ne (1.486)
出射的是一束振动方向在屏幕面内的线偏振光
光的双折射现象
一、双折射 ：当一束自然光射向各向异性的介质时，从界面折入介质内部的折射光分 为传播方向不同的两束光的现象
方解石的一物双像
光的偏振和体的双折射
第五章 光的偏振和晶体的双折射§ 5.1光的偏振态偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。
一．光是横波1、 光是电磁波——横波2、 用二向色性晶体（电气石晶体、硫酸碘奎宁晶体）检验——横波。
最初的器件是用细导线做成的密排线栅（金质线栅，d=5.08×10-4mm ），光通过时，由于与导线同方向的电场被吸收，留下与其垂直的振动。
1928年，Harvaed 大学的Land （19岁）发明了人造偏振片，用聚乙烯醇膜浸碘制得。
到1938年，出现了H 型偏振片，原理相同。
3、名词起偏：使光变为具有偏振特性。
检偏：检验光的偏振特性。
透振方向：通过偏振仪器光的电矢量的振动方向。
二．光的偏振态偏振：振动方向相对于传播方向的不对称性。
对可见光，只考虑其电矢量。
1．自然光振动方向随机，相对于波矢对称。
光的叠加是按强度相加。
可沿任意方向正交分解，在任一方向的强度为总强度之半。
021I I自然光是大量原子同时发出的光波的集合。
其中的每一列是由一个原子发出的，有一个偏振方向和相位，但光波之间是没有任何关系的。
所以，他们的集合，就是在各个方向振动相等、相位差随机的自然光。
在直角坐标系中，一列沿z 向传播、振动方向与X 轴夹角为θ的光，在X 方向的振幅为θθcos A A x =，由于各个光波在X 方向的总强度是光强相加，故有22022220cos )(A d A d A I x x πθθθππθ===⎰⎰同理2A I y π= 而总光强22022A d A I πθπ==⎰，故021I I I y x == 2．平面偏振光（线偏振光）只包含单一振动方向的电矢量。
在任一方向的光强θθ20cos I I =，马吕斯定律。
用偏振片可以获得平面偏振光。
偏振仪器（起偏器）的消光比=最小透射光强/最大透射光强 3．部分偏振光 介于自然光和线偏光之间。
偏振度=（I MAX -I MIN ）/（I MAX +I MIN ） 4．圆偏振光电矢量端点轨迹的投影为圆。
光的偏振与双折射
主截面 当光在一晶体表面入射时，此表 当光在一晶体表面入射时， 面的法线与光轴所成的平面。 面的法线与光轴所成的平面。 当入射面是主截面时， 光的振动垂直 当入射面是主截面时， O 光的振动垂直 主截面； 光的振动平行于主截面。 平行于主截面 主截面； 光的振动平行于主截面。
e
光轴
光轴
0
e光
o光
大学物理讲义
玻璃 讨论
n1 n2
n2 当 tan i0 = 时， n1
反射光为完全偏振光， 反射光为完全偏振光，且 振动面垂直入射面， 振动面垂直入射面，折射 光为部分偏振光。 光为部分偏振光。
1）此时反射光和折射光互相垂直 . ）此时反射光和折射光互相垂直
n2 sin i0 tan i0 = = n1 cos i0 π cosi0 = sinγ = cos( γ ) 2
青岛科技大学
大学物理讲义
(polarization) 机械横波与纵波的区别 机 械 波 穿 过 狭 缝
二
自然光 偏振光 一般光源发出的光中， 自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方 向的光矢量，在所有可能的方向上的振幅都相等(轴 向的光矢量，在所有可能的方向上的振幅都相等 轴 对称)，这样的光叫自然光。 对称 ，这样的光叫自然光。
青岛科技大学
n1 π cot i0 = = tan( i0 ) = tan γ n2 2
大学物理讲义
注意 对于一般的光学玻璃 , 反射光的强度约占 入射光强度的7.5%，大部分光将透过玻璃。 入射光强度的 ，大部分光将透过玻璃。
利用玻璃片堆产生线 利用玻璃片堆产生线偏振光 玻璃片堆产生
i0
青岛科技大学
起 偏
I0
起偏
青岛科技大学
光的偏振与双折射解密光的振动特性
光的偏振与双折射解密光的振动特性光是一种电磁波，作为一种波动现象，具有振动特性。
光的振动方向是指光波电场变化的方向。
光的振动可以是沿着任意方向，但是在许多情况下，光波的振动方向会受到影响，其中一种重要的现象是光的偏振和双折射。
一、光的偏振现象1. 偏振光的定义光线在传播过程中，其振动方向只在一个特定的平面上振动，这种光称为偏振光。
在偏振光中，只有振动方向与某一平面垂直的光能够通过偏振器。
2. 偏振光的产生偏振光的产生可以通过自然光经过偏振器滤波得到，也可以通过其他的物理现象产生，例如布儒斯特角反射。
3. 偏振器和偏振光的性质偏振器是一个能够选择性通过某个特定方向的光的器件。
当自然光通过偏振器时，垂直于偏振器所允许的唯一振动方向的光被选择性地通过，而其他方向的光则被阻挡。
二、双折射现象1. 双折射的定义双折射是指当光线传播到某些特殊的晶体材料中时，光线会分为两束，沿不同的路径传播。
这种现象也称为光的波面分裂。
2. 双折射的产生双折射是由于晶体结构的对称性导致的。
在一些晶体中，光沿着晶体的不同轴向传播时，会遵循不同的折射定律，从而产生双折射现象。
3. 双折射的性质双折射会导致入射光在晶体内发生方向的改变，使得光线变得有两个不同的传播方向。
这种现象不仅存在于晶体材料中，也可以在一些特殊的非晶体材料中观察到。
三、光的振动特性解密1. 光的振动方向与电场在光学中，振动方向的概念与电场方向紧密相关。
光波电场的振动方向决定了光的偏振方向，而光线的传播方向与电磁场的传播方向保持一致。
2. 光的振动特性与介质相关光的振动特性可以通过介质的性质来解释和调控。
不同的介质对光的传播和振动方向会产生不同的影响，从而实现对光的偏振特性的调节。
3. 光的偏振与实际应用光的偏振性质在许多领域中有着广泛的应用，例如光学器件、通信技术、显示技术等。
通过对光的偏振进行精确控制和调节，可以实现更多的光学效应和功能。
综上所述，光的偏振和双折射现象揭示了光的振动特性。
偏振1解释下列名词双折射光轴主截面二向色性
偏振1、 解释下列名词： （1）双折射；（2）光轴；（3）主截面；（4）二向色性；（5）色偏振；（6）色散。
解：（1）双折射；对于光学性质各向异性的晶体，一束入射光会在晶体内分解为两束折射光的现象。
（2）晶体内一个方向，光沿该方向不发生双折射，如同在各向同性介质里一样。
这个方向称为晶体的光轴。
（3）包含晶体光轴和光线的平面叫主截面。
（4）光线在双折射晶体内分解为寻常光（o 光）和非常光（e 光）。
晶体对o 光和e 光有不同的吸收。
这种现象叫晶体的二向色性。
（5）当白光照明由两个偏振片和夹在其中的晶体片组成的系统时，由于不同波长成分的光通过同一晶片时所分解的o 光、e 光成分之间的相位差不同，致使透过第二块偏振片时干涉相消相长情况各异，当转动这两个偏振片之一时，出射光会发生变化。
这种现象叫色偏振，或显色偏着。
（6）色散：光学介质对不同频率光的折射率不同，这种性质叫色散。
牛顿最早发现玻璃棱镜将太阳光分解成彩色光谱这种色散现象。
2、如附图所示，由方解石构成的渥拉斯顿棱镜的顶角015=α时，两出射光线间的夹角为多少？已知65836.10=n 48641.1=e n 。
解：如图，在中间界面上发生的折射情况是。
光线1由折射率e n 到0n 介质，光线2由折射率0n 到e n 介质，入射角均为α。
折射角分别设为1i 和2i 。
此时，两光线在第二块棱镜中的传播方向仍由通常的折射定律确定，代入65836.10=n ，48641.1=e n 算出0200178.16sin arcsin 41.13sin arcsin ≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=a n n i a n n i e e再考虑1，2两条光线在最后界面的折射情况。
根据几何关系，此时它们的入射角分别为2201178.1'59.1'-≈-=≈-=i a i i a i相应的折射角为 ()()0220101646.2'sin arcsin ''637.2'sin arcsin ''-≈=≈=i n i i n i e两光线夹角为02128.5''''≈-=∆i i i3、附图所示的尼科耳棱镜中，''''C CA ∠为直角，SM 平行于A A ''。
光的偏振与双折射现象
光的偏振与双折射现象光是一种电磁波，可以表现出多种性质，其中偏振和双折射现象是光学中的重要现象。
本文将介绍光的偏振和双折射现象的原理与应用。
一、偏振现象偏振是指光波传播过程中，光的振动方向发生了限制或者变化的现象。
光的偏振可以通过偏光片来实现。
偏光片是一种特殊的光学材料，可以选择性地传递特定方向上的光振动，而将其他方向上的振动滤除掉。
常见的偏光片有偏振片和偏振镜。
偏振现象的应用十分广泛。
在摄影领域，使用偏振镜可以有效地减少光的反射，增强色彩鲜艳度和对比度。
在液晶显示领域，液晶屏通过对光进行偏振来实现显示效果。
此外，偏振现象也在光通信、材料研究和光学器件制造等领域得到广泛应用。
二、双折射现象双折射现象是指光在某些特定材料中传播时，分裂成两个独立的光线的现象。
这是由于这些材料的晶体结构对于光波的传播方向有特殊的影响。
双折射现象也称为光的双折射或者倍频效应。
双折射现象最早被发现于石英晶体。
当光通过石英晶体时，会分裂成一个普通光线和一个额外光线，它们分别遵循普通折射定律和额外折射定律。
这两条光线有不同的折射率和传播速度，因此会呈现出不同的传播路径和相位差。
这种现象可以被用来制造光学器件，如偏光棱镜和波片。
双折射现象在光学领域具有重要应用。
例如，在显微镜中，使用偏光器和波片可以增强对样品内部结构的观察。
在激光技术中，偏折光的双折射可以用来改变激光的传输特性和调节光强。
总结光的偏振和双折射现象是光学中的重要现象。
它们不仅有基础研究意义，而且在光学器件和技术应用中起到重要作用。
深入了解和掌握光的偏振和双折射现象，将有助于我们更好地理解光的本质和应用。
光的偏振与双折射解析偏振角和双折射率的计算
光的偏振与双折射解析偏振角和双折射率的计算偏振是指光波在传播过程中偏离自由传播状态的现象。
光可以被分为不同方向的偏振态，其中最常见的是线偏振光。
而双折射是指当光通过某些特殊的材料时，光波会分裂成两个不同的方向传播的光线。
观察和计算光的偏振角和双折射率是研究光学行为的重要方面。
一、光的偏振角计算光的偏振角是指光波的电场矢量与某一参考方向（通常为光的传播方向）之间的夹角。
偏振角主要有两种常见的表示方式：在光学坐标系中的偏振角和在物理坐标系中的偏振角。
1. 光学坐标系中的偏振角在光学坐标系中，我们可以将光的偏振角表示为矢量的向量积。
假设光波的电场矢量为E，传播方向为z轴，偏振方向为x轴，那么可以用一个右手坐标系表示光的偏振角。
具体的计算公式为：θ = arctan(Ey/Ex)其中Ex和Ey分别表示电场矢量在x轴和y轴方向上的分量。
2. 物理坐标系中的偏振角在物理坐标系中，我们可以将光的偏振角表示为与光传播方向之间的夹角。
这个夹角通常由检偏器来测量。
假设光波的电场矢量为E，传播方向为z轴，而光传播方向和检偏器方向之间的夹角为α，那么计算公式为：θ = arcsin(sin(α)/n)其中n为材料的折射率。
二、双折射率的计算双折射是指当光通过某些特殊材料时，由于其晶格结构导致光波在材料内部发生分裂，分裂成两个不同的方向传播的光线。
双折射通常通过计算材料的双折射率来描述。
双折射率可以通过使用传输矩阵法来计算。
传输矩阵法是一种基于薄膜的光学计算方法，适用于计算具有各向异性的材料的光学性质。
具体的计算方法需要根据材料的晶格结构和折射率张量来确定。
这里不再赘述详细的计算步骤，但需要强调的是，双折射率的计算需要考虑材料的晶体结构、入射光的方向和波长等因素。
总结：光的偏振与双折射是光学研究中的重要概念。
通过计算光的偏振角和双折射率，我们可以更深入地理解光在材料中的传播行为。
对于光学器件的设计和应用也起到了重要的指导作用。
偏振与双折射(精)
介于偏振光和自然光之间的还有一种部分偏振光，其光矢量在
某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向。任一
偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振 光来表示。
2、双折射现象与基本规律 当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这 种现象称为双折射。冰洲石（方解石）就是典型的能产生双折射的 晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。如图2（a），当一束激
λ /2波片)和全波片，其条件分别为：
2 / 4波片： (no ne )d / 4或 (no ne )d 2 2 / 2波片： (no ne )d / 2或 (no ne )d 2 全波片： (no ne )d 或 (no ne )d 2
光的电矢量Ee在e光的主平面内。由于两个主平面的夹角很小，所
以Eo与Ee近乎垂直。
3、二向色性
光在某些晶体中传播时，晶体对o光和e光的吸收是不一样的。
此特性称为二向色性。例如电气石（一种矿石晶体），对o光
有强烈的吸收作用，而对e光则吸收很少。当自然光通过电气 石晶片时，在很短的路程中o光就被全部吸收，因此通过的光 是与晶体内e光相应的线偏振光。利用这一性质可以用来产生 线偏振光。如图3所示。有一些有机化合物晶体如碘化硫酸奎
宁亦有二向色性。由于天然晶体多半不能得到大的体积，而有
机化合物晶体可以大面积制作，且价格便宜，因此它们获得了 广泛的应用。
能将自然光变偏振光的器件称为起偏器，用于检验偏振光的器 件称为检偏器。偏振器允许透过的光矢量方向为其透光轴。当一
线偏振光垂直入射于单轴晶体，即e光和o光之主平面重合，若线
偏振光之光矢量A与主平面的夹角为θ ，如图4所示，图中 ρ ρ ’为主平面。用矢量分解法，我们可以得到o光和e光的电矢 量Ao和Ae
双折射知识点总结
双折射知识点总结双折射现象最早被发现于17世纪，当时光学科学家发现某些晶体在光线通过时会出现双折射现象。
这一发现引起了人们的极大兴趣，并成为了光学研究的重要课题。
通过多年的研究和实践，科学家们逐渐探索出了双折射现象的成因和规律，为其应用和发展奠定了基础。
双折射现象的产生与晶体的光学性质有着密切的关系。
晶体由于其特定的结构和排列方式，使得其在光线通过时会呈现出不同的折射率。
在晶体的两个主要方向上，光线的折射率会有所差异，从而导致光线被分成两束，分别沿着不同的路径传播。
这一现象称为双折射，也被称为双折射现象。
对于双折射现象，有一些基本概念和性质需要了解。
首先是双折射晶体的光学轴和主光轴。
光学轴是双折射晶体中的一个特定方向，光线通过这个方向时不会出现双折射现象，而是呈现出单一的折射率。
主光轴则是双折射晶体中另一个特定方向，光线通过这个方向时会出现明显的双折射现象。
双折射现象还有一个重要概念是双折射指数。
双折射指数是描述双折射晶体中的双折射现象的参数，即不同方向上的折射率差异。
通过双折射指数，可以计算出双折射晶体中光线的传播路径和偏振状态，从而进一步研究双折射现象的性质和规律。
双折射现象在光学领域中有着广泛的应用。
首先是在显微镜领域，双折射现象可以被用来观察和研究晶体的结构和性质。
通过双折射显微镜，科学家们可以观察到晶体中双折射现象的微观结构，从而进一步了解晶体的物理特性和化学成分。
双折射现象还在光学成像技术中有着重要的应用。
例如，在液晶显示器技术中，双折射现象被用来控制光线的传播方向和偏振状态，从而实现对图像的显示和调控。
在激光技术和光学通信中，双折射现象也被广泛应用，用于光线的调制和传输。
双折射现象还在材料科学和工程技术中有着一定的应用价值。
通过控制双折射晶体的制备和结构，可以实现对光线的调控和调制。
例如在光电器件和光学元件中，双折射现象可以被用来设计和制备具有特定光学性能的材料，从而实现对光线的高效利用和控制。
[精华]晶体的双折射和二向色性
![[精华]晶体的双折射和二向色性](https://img.taocdn.com/s3/m/30098deb710abb68a98271fe910ef12d2af9a972.png)
6.3 晶体的双折射和二向色性一束单色光在晶体表面折射时（图6-5），一般可以产生两束折射光，这种现象叫做双折射。
两束折射光中，有一束总是遵守折射定律，称为寻常光，用符号o 表示；另一束一般不遵守折射定律，称为非常光，用符号e 表示。
o 光和e 光都是线偏振光。
为了说明o 光和e 光的振动方向和传播方向，需要了解晶体内某些特殊的方向和平面：光轴——晶体内一个特殊的方向，当光沿这个方向传播时，不发生双折射现象，并且o 光和e 光的传播速度相等。
只有一个光轴方向的晶体，称为单轴晶体（如方解石、石英、红宝石等）。
有两个光轴方向的晶体，称为双轴晶体（如云母、霰石、蓝宝石等）。
主平面——由o 光和光轴组成的面称o 主平面；由e 光和光轴组成的面称e 主平面。
o 光的电矢量振动方向垂直于o 主平面，e 光的电矢量振动方向则在e 主平面内。
主截面——由光轴和晶体表面法线组成的面。
可以证明，当光线以主截面为入射面时，o 光和e 光都在主截面内，这时主截面也是o 光和e 光的共同主平面。
晶体产生双折射的原因，在于晶体在光学上的各向异性。
由电磁理论可以证明，对于晶体内除光轴外的一个给定的方向，允许两束电矢量互相垂直的线偏振光以不同的速度传播。
对于单轴晶体，其中一束光的速度不随传播方向改变，这就是o 光。
它的波面是一个球面。
另一束光的速度随传播方向改变，这就是e 光，它的波面是一个以光轴为对称的回转椭球面，其方程为θθ222222s i n c o s e o o n n cv +=（6-3）式中o n 是o 光折射率，e n 是e 光沿垂直于光轴方向传播时的折射率，θ是e 光线与光轴的夹角，c 是真空中光速。
负晶体（eon n >）和正晶体（e o n n <）的o 光、e 光波面分别如图6-6a)和b)所示。
利用波面的概念，由惠更斯作图法便可求出晶体中o 光和e 光的折射方向。
应该注意，晶体中e光线的传播速度和方向一般地与它的波阵面的传播速度图 6-5波面(a) 波面(b)图 6-6和方向（沿波阵面法线方向）不同（见图6-7），后者称为法线速度。
光的偏振1
（一般情况，非常光线不在入射面内）
e 实验证明： O 光和 光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
3.晶体光学的几个基本概念
光轴（晶体内 nΟ ne 或 vΟ ve 的方向）
寻常光线 在晶体中
各方向上传播速度相同.
nΟ
c vΟ
常量
光轴 O光波阵面
非常光线 晶体中各
ve
方向上传播速度不同,随
方向改变而改变.
1. 右旋物质：面对着光源观察，使光振动面的旋转 为顺时针的旋光物质(如葡萄糖溶液）；
2. 左旋物质：面对着光源观察，使光振动面的旋转 为逆时针的旋光物质（如蔗糖溶液）。
旋光仪---观察偏振光振动面旋转的仪器。
二、旋光现象的
实验规律
线偏振光通过旋光
晶体时，振动面转
M
B
过的角度与晶体的
A
长度成正比
L
起偏---将自然光变成偏振光的过程；
检偏---检验入射光是否为偏振光并确定其振动 方向。
I自然光
I偏振光 I自然光 / 2
P1
P2
起偏器 偏振化方向
检偏器
23.2.3 马吕斯定律（1880 年）
E E0 cos
I I0
E2 E02
马吕斯定律---强度为 I0 的 偏振光通过检偏振器后, 出射 光的强度为
光通过双折射晶体
2.寻常光(o光)和非常ry rays)
当i改变时, sin i sin r
n0 (定值)
--服从折射定律的光线
非常光线（e光） (extraordinray rays)
当i改变时, sin i
sin
ne 变值
光的偏振与双折射
光的偏振与双折射在我们日常生活和科学研究的广阔领域中，光的偏振与双折射现象是两个极为重要且有趣的光学概念。
当我们谈到光，通常会想到那明亮而无所不在的光线，照亮我们的世界。
然而，光的性质远比我们直观感受到的要复杂和丰富。
其中，偏振和双折射就是光的一些不那么显而易见但却充满魅力的特性。
让我们先来了解一下光的偏振。
想象一下，光是由无数个微小的电磁波组成的，这些电磁波在空间中振动传播。
在一般的自然光中，光的振动方向是随机的，各个方向都有。
但是，当光通过某些特殊的装置或介质后，它的振动方向会被限制在一个特定的方向上，这时候光就变成了偏振光。
就好像一群毫无秩序乱跑的孩子，经过引导后，都朝着一个方向前进。
偏振光在很多领域都有重要的应用。
比如，在 3D 电影中，就是利用了偏振光的原理。
我们戴上的 3D 眼镜，其实就是两个不同偏振方向的镜片。
通过让左右眼分别看到不同偏振方向的光，从而在我们的大脑中产生立体感。
再来说说双折射现象。
当一束光入射到某些晶体中时，会分裂成两束折射光，这就是双折射。
这两束光的传播速度和偏振方向都有所不同。
就好像一条道路突然分成了两条不同的路径。
双折射现象在很多方面都具有重要意义。
在光学仪器中，比如偏光显微镜，就是利用双折射来观察和分析样品的结构。
通过观察样品在偏振光下的表现，可以获取关于其晶体结构、应力分布等重要信息。
为了更深入地理解光的偏振和双折射，我们需要了解一些相关的物理原理。
光是一种电磁波，其电场和磁场的振动方向相互垂直，并且都垂直于光的传播方向。
对于偏振光来说，其电场的振动方向被限制在一个特定的平面内。
而双折射现象的产生，是由于晶体内部的结构具有各向异性。
也就是说，晶体在不同方向上的物理性质是不同的。
这导致了光在晶体中传播时，其传播速度和偏振状态会发生改变。
在实际的实验和观察中，我们可以通过一些简单的方法来验证光的偏振和双折射现象。
例如，使用偏振片来检测光是否偏振。
当偏振片的偏振方向与光的偏振方向一致时，光可以通过；当两者垂直时，光被阻挡。
高中物理光的偏振知识点归纳
高中物理光的偏振知识点归纳光波是横波,具有偏振性。
我们对对偏振光与消除偏振光进行了分析,综述了光偏振在现实生活中的应用以及它的潜在应用。
下面是店铺给大家带来的高中物理光的偏振知识点归纳，希望对你有帮助。
1、高中物理光的偏振发现说明1808年，马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。
在进一步研究光的简单折射中的偏振时，他发现光在折射时是部分偏振的。
因为惠更斯曾提出过光是一种纵波，而纵波不可能发生这样的偏振，这一发现成为了反对波动说的有利证据。
1811年，布吕斯特在研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。
2、高中物理光的偏振产生方法从自然光获得线偏振光的方法有以下四种：1、利用反射和折射。
2、利用二向色性。
3、利用晶体的双折射。
4、利用散射。
另外，线偏振光可以经过波晶片产生圆偏振光和椭圆偏振光。
3、高中物理光的偏振度在部分偏振光的总强度中，完全偏振光所占的成分叫做偏振度。
特征：偏振度的数值愈接近1，光线的偏振化程度就愈纯粹，一般偏振度都小于1。
4、高中物理光的偏振应用电子表的液晶显示用到了偏振光两块透振方向相互垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。
外界的自然光通过第一块偏振片后，成了偏振光。
这束光在通过液晶时，如果上下两极板间没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90度(这种性质叫做液晶的旋光性)，于是它能通过第二块偏振片。
第二块偏振片的下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶盒看起来是透明的。
但在上下两个电极间有一定大小的电压时，液晶的性质改变了，旋光性消失，于是光线通不过第二块偏振片，这个电极下的区域变暗，如果电极刻成了数字的笔画的形状，用这种方法就可以显示数字。
在摄影镜头前加上偏振镜消除反光在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于光线的偏振而引起的。
在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜面，能够阻挡这些偏振光，借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。
晶体光学名词解释
光性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。
包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。
光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。
包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。
（1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。
（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。
许多晶体光学现象与此有关。
（3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。
中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。
光率体：是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。
其作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的端点连接起来便构成了光率体。
均质体光率体：其传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各方向相等。
均质体光率体是一个球体，球体的半径代表该晶体的折射率。
一轴晶光率体（中级晶族晶体的光率体）：一轴晶光率体是一个以C轴为旋转轴的旋转椭球体。
光性方位：指光率体在晶体中的位置，即光率体主轴（No、Ne轴或Ng、Nm、Np轴）与结晶轴（a、b、c轴）之间的相互关系。
对低级晶族（二轴晶）矿物具有重要的鉴定意义。
❖解理：矿物受外力作用后沿一定结晶学方向裂成光滑平面的性质，是鉴定矿物的特征之一。
在显微镜下见到的不是解理面本身，而是解理面与薄片平面的交线，这些交线一般为明显的黑线，称为解理缝。
❖解理缝的成因：磨制薄片时，由于受机械力作用，矿物沿解理面裂开，其间充填树胶。
N矿与N胶有差值，光线通过矿物与树胶的界面时发生折射、反射，致使光线发生聚敛和分散，光线聚敛的部位形成亮线，即贝克线，光线亏损的部位形成暗带，即解理缝。
解理的完善程度分为三级：1.极完全解理：解理缝细，密，长，贯穿整个晶体2.完全解理：间距等宽，不连续3.不完全解理：不连续解理缝可见临界角：解理面与切面有交线，理论上会见到解理纹，但由于光学原理，交角增大到某一极限值时，显微镜下就见不到它了，这个极限值就叫做解理纹可见临界角。
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偏振1、 解释下列名词： （1）双折射；（2）光轴；（3）主截面；（4）二向色性；（5）色偏振；（6）色散。
解：（1）双折射；对于光学性质各向异性的晶体，一束入射光会在晶体内分解为两束折射光的现象。
（2）晶体内一个方向，光沿该方向不发生双折射，如同在各向同性介质里一样。
这个方向称为晶体的光轴。
（3）包含晶体光轴和光线的平面叫主截面。
（4）光线在双折射晶体内分解为寻常光（o 光）和非常光（e 光）。
晶体对o 光和e 光有不同的吸收。
这种现象叫晶体的二向色性。
（5）当白光照明由两个偏振片和夹在其中的晶体片组成的系统时，由于不同波长成分的光通过同一晶片时所分解的o 光、e 光成分之间的相位差不同，致使透过第二块偏振片时干涉相消相长情况各异，当转动这两个偏振片之一时，出射光会发生变化。
这种现象叫色偏振，或显色偏着。
（6）色散：光学介质对不同频率光的折射率不同，这种性质叫色散。
牛顿最早发现玻璃棱镜将太阳光分解成彩色光谱这种色散现象。
2、如附图所示，由方解石构成的渥拉斯顿棱镜的顶角015=α时，两出射光线间的夹角为多少？已知65836.10=n 48641.1=e n 。
解：如图，在中间界面上发生的折射情况是。
光线1由折射率e n 到0n 介质，光线2由折射率0n 到e n 介质，入射角均为α。
折射角分别设为1i 和2i 。
此时，两光线在第二块棱镜中的传播方向仍由通常的折射定律确定，代入65836.10=n ，48641.1=e n 算出0200178.16sin arcsin 41.13sin arcsin ≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=a n n i a n n i e e再考虑1，2两条光线在最后界面的折射情况。
根据几何关系，此时它们的入射角分别为2201178.1'59.1'-≈-=≈-=i a i i a i相应的折射角为 ()()0220101646.2'sin arcsin ''637.2'sin arcsin ''-≈=≈=i n i i n i e两光线夹角为02128.5''''≈-=∆i i i3、附图所示的尼科耳棱镜中，''''C CA ∠为直角，SM 平行于A A ''。
试计算此时能使o 光在棱镜粘合面上发生全反射的最大入射角度以及相应的MS S 0∠。
设以钠黄光入射，入射方向为M S 0解：尼科耳棱镜的两部分是用加拿大树胶(n=1.55)粘合的，o 光()65836.10=n 在界面上全反射临界角（参见附图）为017.6965836.155.1arcsin ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛=i此时第一界面的折射角为00083.2090'≈-=i i 相应的最大入射角为()0014.36'sin arcsin ≈=i n i 所以()000014.146890≈--=∠i MS S4、如图1，在杨氏双缝实验中，在光源孔后置偏振片P ，在缝S 1、S 2后分别置P 1和P 2，使P 的透光方向与P 1平行，与P 2成θ角。
求屏上干涉条纹可见度，若去掉P，情况又如何？PS1S 2S 1P 2P 图12P 图2A//2A解：设光源孔处于自然光振幅为0A ，P 后振幅为A 2A 0=，由于//P 1P ，所以P 1后光振幅亦为A 21A A 1==。
对P 2而言，入射光场振幅与P 2透光轴成θ角，所以P 2透光轴方向振动的振幅为θθcos A 21Acos A 02==。
将2A 分解为与1A 平行、垂直的两个分量2//A 和⊥2A ，如图2θθθθθsin cos 21sin A A cos 21cos A A 0222022//A A ====⊥2//A 与1A 是振动方向相同的相干光，将在屏上发生干涉，而与它们振动方向垂直的⊥2A 与它们不相干，将形成屏上的背景强度22A ⊥。
相干强度为δθθδcos cos 222cos 22cos 220042020//212//221A A A A A A A A I ++=++=干 非相干强度为θθ242022sin cos 2AA I ==⊥非 强度极大为⎪⎭⎫⎝⎛+++=θθθθ222420sin cos 21cos cos 2121A I M强度极小为⎪⎭⎫⎝⎛+-+=θθθθ222420sin cos 21cos cos 2121A I m条纹的可见度为θθθθθθγ222242020220cos 1cos 2sin cos cos cos 2+=++=+-=A A A I I I I m M m M 若取走P ，则0121'A A =，沿1P 方向0221'A A =，沿2P 方向，它投影到1P 方向得到与1A 的相干分量θθcos 21cos 'A'022//A A ==，与1P 垂直的非相干分量θθsin 21sin 'A'022A A ==⊥δθθδcos cos 222cos 22cos ''2''0022020//212//221A A A A A A A A I ++=++=干θ22022sin 2'AA I ==⊥非 ()θθθθcos 222cos 21cos sin 2121202220+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=AA I M()θθθθc o s 1c o s 21c o s s i n 2121202220-=⎪⎭⎫⎝⎛+-+=A A I Mθγcos =+-=mM mM I I I I5、如图1所示，在杨氏干涉实验装置中，以单色自然光照射小孔S ，幕上将出现杨氏干涉条纹，在中央附近干涉极大的强度相对均匀，在较大范围内则将表现出单缝衍射的影响。
（1）若在S 后放置一偏振片P ，试问幕上的干涉条纹是否变化？（2）若在双缝S 1和S 2后再各加一偏振片P 1和P 2，且使P 1和P 2的透光轴各夹450角。
试问幕上的光强分别如何？（3）除上述P ，P 1、P 2外，若在屏幕前再放置偏振片P 3，其透光轴与P 的透光轴平行，试问幕上的光强分布如何？（4）在第3问中，若P 3与P 的透光轴相互垂直，试问幕上的条纹分布如何？ （5）在第3问中，若去掉偏振片P ，试问幕上的光强分布如何？2P 图11P 3P 1S 2S SP图21图31图41解：（1）S 后加偏振片P ，透出的是线偏振光，因其余部分不变，幕上干涉条纹的形状和间距都不变，反衬度也基本不变。
设不加P 时，从S 1或S 2透出的最大光强为0I ，则幕上干涉极大的最大光强为40I ，加P 后，从S 1或S 2透出的最大光强为0I /2。
幕上干涉极大的最大光强变为020222I I =⎪⎪⎭⎫⎝⎛，为不加P 时的一半。
干涉极小出的光强都是零，不变。
（2）从P 透出的线偏振光经P 1和P 2后，得到振动方向互相垂直的线偏振光，如图2所示。
它们的振动是从同一线偏振分解来的，有稳定的相位关系，它们在幕上的叠加是有固定相位差的垂直振动的合成。
合成的结果一般是椭圆偏振光，椭圆的形状和取向由相位差决定。
在原来干涉极大或极小处（相位差是π的整数倍），合成结果是线偏振光，其他地方为椭圆偏振光或圆偏振光。
由于人眼不能区别光的偏振结构，幕上将不再出现干涉条纹，而是相对均匀的强度分布。
（3）由于存在P 3把从P 1和P 2射出的两种垂直振动引到P 3的透光轴方向，从而得到有固定相位差的、沿同一直线的两种振动，如图3所示。
两者相干叠加，因而幕上将产生干涉条纹。
干涉条纹的形状和间距，与不加任何偏振片的普通杨氏条纹相同，只是干涉强度变弱。
从P 透出的线偏振光经P 1或P 2，再经P 3两次投影后，在P 3透光轴方向的两线偏振光的振幅为22145cos 20020I I =，干涉极大的强度为20I ，是第1问结果的81。
（4）条纹的间距和强度与第3问相同。
由于在P 3透光轴上投影时产生了π的附加相位差，如图4所示。
所以条纹相对第3问移动了半个条纹间距，即第3问中的亮纹变为暗条纹，暗条纹变为亮条纹。
（5）去掉偏振片P 后，从P 1和P 2射出的两个垂直振动之间不再具有固定的相位关系。
经P 3后，沿P 3透光轴方向的两个线振动之间也没有固定的相位关系，它们的叠加是非相干叠加，不能产生干涉。
幕上不再有干涉条纹，只有S 1和S 2单缝衍射的非相干叠加结果。
幕中央，每个单缝产生的光强为445cos 20020I I =，总光强为244000II I =+。
两侧强度逐渐减小。
6、平行于光轴切割的一块方解石晶片，被放置在一对尼科耳棱镜之间，光轴方向与两个棱镜主截面均成150角，求（1）从方解石晶片射出的o 光和e 光的振幅和光强； （2）投影于第二个尼科耳棱镜o 光和e 光的振幅和光强；设入射自然光的光强为20A I =，反射和吸收等损失可以忽略。
解：（1）如图，设经第一个尼科耳棱镜1N 后的线偏振光的振幅为1A ，光强为1I ，则2AA A I I 2121211201===从方解石晶片出射的o 光和e 光的振幅分别为AA A A AA A A o e 18.015sin 2115sin 68.015cos 2115cos 00110011≈==≈==光强分别为0200221200200221203.015sin 2115sin 2147.015cos 2115cos 21I I A A I I I A A I oo e e ≈===≈===（2）投影于第二个尼科耳棱镜2N 的o 光和e 光的振幅分别AA A A A AA A A A o o e e 05.015sin 2115sin 15sin 66.015cos 2115cos 15cos 02021012020210212≈===≈===光强分别为040220040220022.015sin 2144.015cos 21I I A I I I A I oo e e ≈==≈==7、强度为0I 的单色平行光通过正交尼科耳棱镜。
现在两尼科耳棱镜之间插入一4λ片，其主截面与第一尼科耳棱镜的主截面成600角。
求出射光的强度（忽略反射、吸收等损失）。
解：用偏振光干涉的方法求解，如图，将通过第一个尼科耳棱镜N 1的线偏振光的振幅A 1两次投影，得第二个尼科耳棱镜N 2透振方向的振幅A 2e ，A 2o ，其值分别为αααααα2sin 21sin cos 2sin 21sin cos 112112A A A A A A o e ====再仔细分析这两个振动之间的总的相位差321δδδδ++=式中1δ为4λ片的入射点的o 、e 振动的相位差，目前πδ=1；2δ为晶片体内传播附加的相位差，目前22πδ±=，现取22πδ=；3δ为o 轴、e 轴正向朝N 2投影的相位差，目前03=δ。