光的偏振
光的偏振
偏振现象的应用
立体电影的录制和放映
1、纵波不可能产生的现象（ A ）
A.偏振现象
B.反射现象
C.折射现象
D.折射线线
2、如图所示，让太阳光先后通过两个偏振片P和Q，当 P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪个度数时， 透射光最弱（ D ） A.0° B.30° C.60° D.90°
自然光 P
Q
3、如图所示，P是一偏振片，P的振动方向（用带有箭 头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束 中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光
13.6 光的偏振
横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上
横波
纵波
偏振
纵波不能产生偏振现象
自然光
亮
自然光
暗
光能发生偏振现象，是横波自然光 自然光 自然光亮度无变化 亮度无变化
自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向 的振动，并且沿着各个方向振动的光波强度都相 同
偏振光：垂直于传播方向的平面上，只沿着某个 特定方向振动的光
自然光
偏振光
§6 光的偏振
一、纵波不能发生偏振现象 二、光能发生偏振现象——光是横波 三、自然光与偏振光
偏振现象的应用
相机镜头前加上 偏振镜可以减弱 水面反射光的影 响
n1 n2
偏振现象的应用
司机佩戴偏光眼镜，有效地滤 除光束中的散射光线，使视野 清晰自然。
（ ABD ）
A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光
光束 P
光的偏振(有答案)
光的偏振一、光的偏振的相关知识(1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．(2)偏振：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．二、光的偏振的理解1、偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．特别提醒不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了．2、偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．三、相关练习1、如图所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是() A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光答案ABD解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱．太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光．2、如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮思路点拨偏振片A为起偏器，B为检偏器，当A、B的透振方向平行时透过B的亮度最大，垂直时没有光透过．解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．答案BD3、(2012·江苏·12B(1))如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是________．A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变答案 C解析白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B 点的光强有变化，选项C正确．4、光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案 D解析在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象.5、下列有关光现象的解释正确的是()A．光在同一介质中沿直线传播B．无影灯利用的是光的衍射原理C．任何两束光都可以发生干涉D．为了司机在夜间安全行驶，汽车前窗玻璃常采用偏振玻璃答案 D解析光在同一种均匀介质中才会沿直线传播，选项A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，所以选项B正确；只有相干波才可以发生干涉，选项C错误；汽车前窗玻璃采用偏振玻璃，在夜间行驶时可以减弱对面车辆照射过来的光强，选项D正确．。
光的偏振与光的散射
光的偏振与光的散射光是由电磁波组成的，而电磁波有许多的性质，其中包括光的偏振和光的散射。
在本文中，我们将探讨光的偏振和光的散射的原理和应用。
一、光的偏振光的偏振是指电磁波中的电场矢量在某一方向上振动的现象。
正常的自然光是不偏振的，即电场矢量在所有方向上都振动。
然而，当光通过某些材料或者经过特定的装置时，它的电场矢量就会被限制在某个特定的方向上振动，形成偏振光。
1.1 偏振光的产生偏振光可以通过自然光经过偏振片或偏振器来产生。
偏振片是由具有一定特性的材料制成的，可以选择性地传递或阻挡特定方向的电场振动。
当自然光经过偏振片时，只有与偏振片特定方向振动相同的电场分量能够透过，而垂直于该方向的分量将被阻挡，从而形成偏振光。
1.2 偏振光的应用由于偏振光具有特定的方向性，因此在许多领域都有广泛的应用。
在显微镜中，利用偏振片可以调节光的偏振状态，从而增加对样品的对比度和细节观察。
在液晶显示器中，利用偏振光的旋转特性来控制液晶分子的排列，实现显示效果的切换。
偏振光还在光学通信、偏振成像等领域发挥着重要的作用。
二、光的散射光的散射是指光在传播过程中遇到物质微粒或表面不平整等障碍物，使光的传播方向发生改变的现象。
光的散射可以分为弹性散射和非弹性散射。
2.1 弹性散射弹性散射是指光在与物质相互作用后，仅改变传播方向而不改变波长的现象。
其中，瑞利散射是一种常见的弹性散射现象，它是由于光与比光的波长大数倍的物体（如空气中的气体分子）相互作用而导致的。
瑞利散射使得夜晚的天空呈现出蓝色的原因，因为太阳光中的各种波长的光在大气中发生散射时，蓝色光的散射强度比其他颜色的光要强，所以我们才能看到蓝色的天空。
2.2 非弹性散射非弹性散射是指光与物质相互作用后，波长发生改变的现象。
拉曼散射是一种常见的非弹性散射现象，它产生于光与物质分子之间的相互作用。
在拉曼散射中，光子与物质分子发生相互作用后，能量的差别将导致散射光的频率发生变化，从而使得散射光的波长与入射光不同。
第五章光的偏振
三. 椭圆与圆偏振光的检偏
用四分之一波片和偏振片P可区分出自然
光和圆偏振光或部分偏振光和椭圆偏振光
自然光 圆偏振光
四 自然光 分 之 一 线偏振光 波 片
偏 振
线偏振光
I不变
片
（ 转
线偏振光
I变, 有消光
动
）
以入射光方向为轴
部分 部分偏振光 四 偏振光
分 之 椭圆偏振光 一 线偏振光 波 片
偏 振
sin re
e光折射线也不一定在入射面内。
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生 双折射，该方向称为晶体的光轴。
例如，方解石晶体(冰洲石)
102° A
• 光轴是一特殊的方向,凡平 光轴 行于此方向的直线均为光轴。
B
单轴晶体：只有一个光轴的晶体
双轴晶体：有两个光轴的晶体
4. 主平面和主截面 主平面：晶体中光的传播方向与晶体 光轴构成的平面。
e
ne
c
e
n0 ，ne称为晶体的主折射率
光轴
正晶体 : ne> no
vet
(e< o) vot 负晶体 : ne<
子波源
no
(e>o)
正晶体 (vo > ve)
vet
光轴
vot vet
子波源 负晶体 (vo < ve )
三. 单轴晶体中光传播的惠更斯作图法(e>o)
光轴 线偏振光
电气石晶片
y x
分子型
入射 电磁波
z
z
线栅起偏器
• 偏振片的起偏 P
非偏振光I0
···
二. 马吕斯定律
光的偏振与偏光现象
光的偏振与偏光现象光是一种电磁波，它具有波动性质，而光的偏振和偏光现象是光波在传播过程中经常出现的现象。
本文将从基本概念、偏振过程以及应用等方面来论述光的偏振与偏光现象。
1. 基本概念光的偏振是指光波的振动方向固定的现象。
通常情况下，光波中的电场矢量沿垂直于光传播方向振动，而偏振光则是在某一方向上振动的光。
根据光的偏振方向，可以将光分为三种类型：偏振角为0°的光为线偏振光，偏振角为90°的光为圆偏振光，而偏振角在0°和90°之间的光则为椭圆偏振光。
2. 偏振过程光的偏振可以通过一系列物理过程来实现。
其中，最常见的偏振过程是通过光的反射、折射以及吸收来实现的。
当光波垂直于界面入射时，根据反射定律，反射光中只有与入射光偏振方向相同的振动分量得到反射，而与入射光偏振方向垂直的振动分量则被吸收或者折射。
这样就实现了光的偏振。
此外，还可以通过偏振片来实现对光波的偏振控制。
偏振片是一种特殊的光学元件，通过其内部的分子或者晶格排列方式，只允许特定偏振方向的光波通过，而将其他偏振方向的光波吸收或者衰减。
这样，在光的传播过程中，可以根据需要使用不同的偏振片实现光的偏振控制。
3. 偏光现象光的偏振现象在日常生活中也有广泛的应用。
例如，太阳光的偏振现象可以通过偏振太阳镜来有效地减轻强光的刺激，达到保护眼睛的目的。
此外，偏振片还经常用于液晶显示屏的制造中，通过控制光的偏振方向来调节液晶分子的排列，实现图像的显示。
另外一个重要的应用是在光学显微镜中。
由于生物细胞体内的分子通常会对光的偏振方向有选择地吸收或者散射，通过观察样品在不同偏振方向下的显微图像，可以获得关于样品的偏振信息，从而实现对生物体结构和性质的研究。
4. 总结光的偏振与偏光现象是光波传播中的重要现象。
通过对光波的反射、折射以及吸收等物理过程，可以实现对光波偏振的控制。
偏振片等器件的应用也拓宽了光的偏振现象在实际应用中的范围。
《光的偏振》课件
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进 步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展， 对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
$number {01}
目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在 某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现， 是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到 线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分 解为两个相互垂直的分量，一个分量沿 着入射面内，称为平行偏振；另一个分 量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通 过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。 在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角 度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。
光的偏振
玻璃
空气
ib
arctan
1.00 1.50
3342
玻璃片堆：用以增大反射光的强度和折射光 的偏振化程度。
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.
利用玻璃片堆产生线偏振光
i0
激光器谐振腔
· ·
i0
· · i0
i0
······ i0
激光输出
M1
第三部分 光的偏振
§17.10 自然光和偏振光
一、偏振光 E
偏振面
光矢量振动面
o
υ
H
振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振 若光矢量保持在一定平面内振动，称此平面为光矢量的振 动面，这种振动状态称平面偏振态。若所有光矢量都在一个平 面内振动称这种光线为线偏振光或平面偏振光。
线偏振光
传播方向
x
E
t
振动 面
• I 变，无消光待检光是什么光
自然光 线偏振光 部分偏振光
检
偏
起偏器
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
... ...
检偏器
例 平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成 60 夹角。让 自然光垂直入射后,下列两种情况下： (1) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸收
和e 光振动仍然相互垂直。
5. 正晶体、负晶体
o
光:
no
c vo
( o 光主折射率)
vot
光轴
e
光:
ne
c ve
( e 光主折射率)
光轴 vot
vet
光的偏振与光的偏振方向
偏振光与光的干涉
偏振光：光波的振 动方向在某一特定 方向上
光的干涉：两束或 多束光波相遇时， 产生明暗相间的干 涉现象
偏振片：使自然光 变为偏振光的光学 元件
偏振干涉：偏振光 在通过不同偏振方 向的偏振片时产生 的干涉现象
Part Four
光的偏振实验
实验目的与原理
实验目的：探究光的偏振 现象，理解光的偏振原理
光的偏振方向可以 通过偏振片进行检 测，偏振片只允许 与其偏振方向一致 的光通过。
在光学仪器和摄影 领域中，光的偏振 方向具有重要的应 用价值。
Part Three
光的偏振原理
光的电磁理论
光的电磁波性质
偏振光在电场和磁场方向上的 振动
偏振光在传播过程中的变化规 律 Nhomakorabea偏振光与物质的相互作用
偏振光与电磁波
实验原理：通过观察不同 偏振片下光线的变化，验 证光的偏振现象，并探究 光的偏振方向与偏振片之 间的关系
实验器材与步骤
实验器材：偏振片、激 光笔、半透半反镜、屏 幕
步骤：将偏振片置于激 光笔前，旋转偏振片观 察光斑变化；将半透半 反镜置于偏振片和屏幕 之间，观察光的分束现 象；旋转偏振片，观察 光的合束现象。
光的偏振与光的偏振方 向
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
01 光 的 偏 振
02 光 的 偏 振 方 向
03 光 的 偏 振 原 理
04 光 的 偏 振 实 验
05 光 的 偏 振 在 生 活 中
的应用
Part One
光的偏振
光的偏振现象
在科学实验和工业生产中，偏振片 也被广泛应用于各种光学仪器和设 备中，提高测量精度和生产效率
第五章 光的偏振
101052, 7808
A
光轴
A
D
D
B
B
C
C
29
注意：光轴仅标志一定的方向, A
并不特指某条直线。
D
单轴晶体：
只有一个光轴的晶体。如方 B
解石（碳酸钙、冰有两个光轴的晶体。如云母、 硫磺、黄玉等。
30
⒉ 主截面：
包含晶体光轴和给定光线的平面
3. o,e光的性质 实验表明：
第五章 光的偏振
Chap.5 Polarization of Light
1
主要内容
5.1 自然光与偏振光 5.2 线偏振光与部分偏振光 5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向 5.6 偏振器件
2
5.7 椭圆偏振光和圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉
由折射定律 sin i0 n2 sin r0 n1
n2 r0
和布儒斯特定律
tg i0
sin i0 cos i0
n2 n1
20
sin i0 sin i0 sin r0 cos i0
sin r0 cos i0
sin
2
i0
r0
2
i0
i0
r0
2
即反射线与折射线垂直。
i0 i0
n1
n2
r0
证毕
I1
I2
P2
P2
P1 A1
A2 A
13
垂直分量 A 不能通过P2 ， 平行分量 A2 可通过 P2 。
P2
P1 A1
A2 A1 cos
A2
由于光强与光振幅平方成正比， A
3光的偏振
四分之一波片 偏振片（转动） I变, 有消光 I变, 无消光
一、基本要求 1．理解自然光和偏振光，理解用偏振片起偏和检偏的方法。 2．掌握通过反射、折射和晶体的双折射产生偏振光的原理和方法, 并掌握如何检验偏振光。 3．掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。 4．了解晶体的双折射现象, 了解o光和e光的性质和区别。 二、 知识系统图
光轴
入射时o、e光同相， 出射时o、e光反相， ∴出射光仍是线偏振光，
振动方向转过，当时，转过。 (3) 全波片：
它对某种波长的光不起作用（相位延迟了）。
三.椭圆与圆偏振光的检偏
用片和偏振片P可区分出圆偏振光和自然光或椭圆偏振光和由自然光与
线偏振光所组成的部分偏振光。
线偏振光 线偏振光 线偏振光 自然光 圆偏振光 自然光 线偏振光 线偏振光 线偏振光 部分 偏振光 椭圆偏振光 部分偏振光 四分之一波片 偏振片（转动） I不变 I变, 有消光 以入射光方向为轴
当光的入射面为主截面时，o光和e光的主平面都在主截面内，此 情形下o光与e光的振动方向相互垂直。
二.晶体的主折射率，正晶体、负晶体
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,
同。
· · · · · · · · · · ·
光的传播速度也不
· · · · · · · · · · · · · vot
光轴 光轴
vet vot
自然光从空气→玻璃(n2 =1.50)，可算得 。要提高反射线偏振光的强 度，可利用玻璃片堆的多次反射。
· · ·
· · · · · · · · · i0
接近线偏振光
· · · · · · · · · · ·
· · · · · · ·
大学物理光的偏振
（A）
玻璃门表面的 反光很强
（B）
用偏光镜减弱 反射偏振光
（C）
用偏光镜消除 反射偏振光， 使玻璃门内的 人物清晰可见
例1：一束自然光从空气射向一块平板玻璃，设入射角等于布 儒斯特角，则在界面2的反射光为（ B ）
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
z
y x
左旋光 . 分 右旋光 .
实际为相差为 /2 两垂 直方向线偏振光的合成
部分偏振光 partial polarized light
光矢量振动方 向的角分布不均匀
部分偏振光示意图
=
+
光矢量投影
部分偏振光可视 为自然光与线偏振光 的叠加。
自然光经反射或折射后得到的光多为部分偏振光。见§24-3
光的偏振
的电场光强实度质E上 称是为电光磁矢波，量电。磁波都是横波。通常把光波中
对确定的传播方向，光矢量可能 的方向并不唯一。
所谓偏振是指：光矢量总是与光
的传播方向垂直的特性。 事实上就是电磁波的横波性
光矢量
传播方向
光矢量 振动方向
光的偏振
本章主要内容
§24-1 光的偏振状态 §24-2 线偏振光的获得与检验 §24-3 反射和折射时光的偏振
§24-1 光的偏振状态
偏振态——光矢量的振动状态。（振动方向及其角分布）
非偏振光 通常光有三类不同的偏振态： 完全偏振光
部分偏振光
非偏振光——自然光
光矢量角分布均匀
在垂直于传播方向的平面上，沿各方向振动光矢量都 有，分布均匀，具有轴对称性，而且振幅相等、没有固定 的相位关系。
光的偏振与双折射
光的偏振与双折射光是电磁波的一种，它具有振动方向的特性，这种特性被称为偏振。
同时，当光通过一些特定的材料时，由于其晶体结构的影响，光会发生折射现象并被分割成两个方向不同的光线，这被称为双折射。
本文将深入探讨光的偏振和双折射的原理和应用。
一、光的偏振偏振是指光在传播过程中的振动方向。
正常光是做直线运动的，其中振动方向中的任意一方向都是等概率的。
当光经过某些介质或特定的装置时，其中某些振动方向的成分会被选择性地消除，只有特定方向的振动成分保留下来，这种光就成为偏振光。
具体来说，偏振光可以分为线偏振光和圆偏振光两种。
线偏振光是指光的振动方向沿着一条直线的光，可以通过偏振片进行过滤和调整。
圆偏振光是指光的振动方向沿着一个圆锥面上的某条直线旋转的光。
光的偏振对于某些领域具有重要意义。
在光学仪器中，通过使用偏振片可以减少或消除光的反射和干扰，提高成像的质量。
在光通信中，利用偏振来传输信息可以提高信号传输的稳定性和可靠性。
在3D电影技术中，通过控制光的偏振状态可以实现不同的景深效果，呈现出更真实的观影体验。
二、双折射现象当光传播过程中穿过某些晶体材料时，由于晶体结构的特殊性，光会被分成两个方向不同的光线，这种现象被称为双折射。
具体来说，双折射可分为正常双折射和非正常双折射两种情况。
正常双折射是指光的传播方向不会发生改变，只是光的传播速度不同，造成光线的折射角发生变化。
非正常双折射则是光的传播方向发生明显偏离，光线会分成两个方向完全不同的光线。
双折射现象使得光在经过双折射晶体时发生了分离和偏移，这在某些应用中具有重要的意义。
例如，各种仪器和设备中的偏振器件是基于双折射现象制作的，通过调整双折射晶体的结构可以控制光的传播路径和偏振状态。
三、光的偏振与双折射的应用根据光的偏振和双折射的原理，我们可以将其应用于许多领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 光学器件：偏振片、偏振镜和各种光学滤波器等，通过选择性地透过或排除光的特定偏振成分，用于光学成像、干扰消除等。
光的偏振和光的吸收
光的偏振和光的吸收光是一种电磁波，具有振幅、频率和波长等特征。
在光的传播过程中，它可以经历偏振和被物质吸收的现象。
本文将就光的偏振和吸收这两个方面进行详细阐述。
一、光的偏振光的偏振是指光波中电场矢量沿着某一特定方向振动的现象。
一般来说，自然光中的光波是无偏振状态，其电场矢量在空间中的方向是随机分布的。
而当光波经过某种介质或经过特定的装置后，原本无偏振的光波就可以变为具有偏振状态的偏振光。
1.1 偏振方向偏振方向是指光波电场矢量振动方向的指示。
通常使用一条直线或一个平面来表示。
当光的电场矢量只在一个确定的平面上振动时，称为线偏振光。
若电场矢量在平面内环形运动或沿螺旋线运动，对应的偏振光则称为圆偏振光。
1.2 偏振器要实现光的偏振，需要使用一种称为偏振器的器件。
常见的偏振器有偏光片、偏光镜等。
偏光片可以使特定方向上的光通过，而将其他方向上的光吸收或反射掉。
通过合理的组合，可以获得特定偏振方向和极化状态的偏振光。
1.3 应用领域偏振光在许多领域都有广泛应用。
例如，在摄影、显微镜、液晶显示屏等设备中，利用偏振特性可以有效控制光的传播和显示效果。
在通信领域，偏振特性的利用可以提高光信号的传输效率和容量。
二、光的吸收光的吸收是指当光波与物质相互作用时，部分光能被物质吸收，转化为其他形式的能量的现象。
吸收的程度与光的波长以及物质的特性有关。
对于特定的物质而言，其吸收光的特性可以通过吸收光谱来描述。
2.1 吸收光谱吸收光谱是指物质吸收光的能力随着波长的变化的图形。
不同物质对于不同波长的光具有不同的吸收能力。
一般来说，吸收光谱可以通过分光光度计等设备进行测量和分析。
2.2 影响因素光的吸收程度受物质的性质以及光的波长等因素影响。
其中，物质的特性包括其电子结构、能级分布等因素。
而光的波长决定了光与物质相互作用的方式和效果。
2.3 应用领域光的吸收在许多领域具有重要意义。
在光谱学中，通过物质对光的吸收特性的研究，可以对物质进行组成分析、浓度检测等。
光的偏振性
y
Ey
E
x
Ex
E x E cos E y E sin
线偏振光的表示法：
····· 光振动垂直板面
光振动平行板面
部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方 向上的光振动占优势的光为部分偏振光 。
符号表示
二 偏振片 起偏与检偏
二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二 向色性 。
三 马吕斯定律（1880 年）
N
I0
M EI
起偏器
E0
检偏器
N
M
E
E0
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
I I0 cos2
马吕斯
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。
sin n1
tan i0
n2 n1
sin i0 cos i0
cosi0
sin
cos(π 2
)
i0
2
i0 i0 n1
n2
玻璃
i0
n1
玻璃
n2
2）根据光的可逆性，当入射光以 角从 质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角 。
n2
介
tan
i0
n2 n1
cot i0
11-10 光的偏振性
一、 自然光 偏振光 二、偏振片 起偏和检偏 三、马吕斯定律
大学物理-光的偏振
无关。
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3、自然光的表示 由于自然光的波振幅在垂直于传播方向的平面内，在各个方
向上的分布平均相等，因此将波振幅在该平面内向任意的两个正 交方向进行分解，都可以得到两个振动方向互相垂直且振幅相等 的振动，故此自然光常用下图表示：
...
u
S
y
x
u
S
S
• 表示该光的振动方向垂直于纸平面； 表示该光的振动面就在纸平面内。
折射率为：
n sin i0 1.73
sin 0
或者，由
tan i0
n2 n1
n2
将i0=600代入，得 n=1.73
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§14-4 光的双折射现象
一、光的双折射
当一束光投射到两种媒质的交界处，一般只能看到一束折射 光，折射定律为：
sin i / sin 常数
且入射线、法线、折射线在同一平面内，这是光在各向同性均 匀媒质中的折射现象。
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三、应用
①用玻璃片堆获取偏振光
i0
接近完全偏振光
② 在激光器的谐振腔中开有布儒斯特窗，故激光是偏振光。
③ 也可用玻璃片作检偏器。 ④ 在强光下摄影时，反光强烈，为使成像后光线谐调、柔和，
可在摄影机前头加偏振片，旋转偏振片可减少入射的反射
光光强。在雪地，海洋上反射光很强，为保护视力可带装
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三、部分偏振光，线（面，全）偏振光
①若沿某一方向的光振动优于其他方向，则谓之部分偏振光, 表示为
②若只有沿某一方向的光振动，则谓之线（面、全）偏振光， 表示为
例：晴朗蔚蓝色的天空中所散射的日光多是部分偏振光，散射 光与入射光的方向越接近垂直，散射光的偏振度越高。
光的偏振
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
26
结束 返回
几个重要实验结果： 1）两束光分别为寻常光（o 光）和非寻常光（e光） 寻常光（ordinary 遵从折射定律
自然光
n1 n2
i
re
(各向异 ro light）： 性媒质)
o光
e光
n1 sin i n2 sin ro
const .
27
非寻常光（extra-ordinary light）： (1)一般不遵从折射定律: sin i (2)一般折射线不在入射面内。
· · o光 ： · · v t · · o · · ·
光轴
e光 ：
vot
· · · · · · · · · · · · · ··
vet 光轴
e光的子波面
o光的子波面 光轴 v t 正 e 晶 v o t 体 点波源 (ve< vo)
负 晶 体 (ve> vo)
光轴
vot vet 点波源
I0
I ？
2
A0
通光方向
P
A A0 cos
I I0 cos
演示：偏振片的起偏和检偏
10
§3.光在反射折射时的偏振
---布儒斯特定律
一.现象
i
n1 n2
自然光入射在两各向同性媒质界面， 反射、折射光线的偏振状态改变。 1. 任意入射角i ：
反射、折射光均是部分偏振光。
垂直于入射面的分量多
合成 椭圆偏振光 一对同频率、方向垂直、 → → （以此两方向 相位差为π/2 为长短轴） 振幅不同的线偏振光 分解 思考：从正交分解的角度看，自然光和圆偏振 46 光；部分偏振光和椭圆偏振光有何区别？
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四、使用布儒斯特定律进行起偏和检偏
使用反射方法起偏，只需要将入射光以布儒斯特角入射即可。若使 用折射法起偏，就使用玻片堆，通过多次折射就能达到起偏的目的。 使用布儒斯特定律进行检偏的过程较为复杂一些。若使用反射方法是 将玻片以入射光为轴线旋转，观察反射光光强变化。若光强交替变化并 有消光现象，则入射光是线偏振光；若光强交替变化，但没有消光现象， 则入射光是部分偏振光；若光强不变，则表明入射光是自然光。
i0 r0 90
(b)入射角为布儒斯特角时， 反射光为偏振光
根据折射定律 则1
布儒斯特定律
三、讨论
当i=i0时，反射光为完全偏振光，而折射光一般仍然是部分偏 振光，而且偏振化程度不高。因为对于多数透明介质，折射光 的强度要比反射光的强度大很多。例如，当自然光由n1=1的空 气射向n2=1.50的玻璃时，i0=arctan-1(n2/n1)=56.3·，入射光 中平行于入射面的光振动全部被折射，垂直于入射面的光振动 也有85%被折射，反射光只占垂直入射面光振动15%。
§11.1 光的偏振
11.1.1 自然光与线偏振光
光的偏振现象：在一个垂直于光传播方向的平面内考察，光 振动的方向不一定是各向同性的，可能在某一个方向振动强， 在另一个方向弱（甚至为零）的现象。 一、自然光与线偏振光的定义
振动面：光矢量与光传播方向所组成的平面。 如：由原子（或分子）跃迁发出的每一个光波列，都有 其自身的振动方向，故都是线偏振光。
I = I0 cos2 马吕斯定律
讨论： 1）当α=0,π即二者平行时，I=I0，透射光最强； 2）当α=π/2即垂直时，I=0，出现消光现象。
【例1】如图所示，在两块正交偏振片(偏振化方向相互垂直)P1， ， P3之间插入另一块偏振片P2，光强为 I0 的自然光垂直入射于偏 振片P1，求转动P2时，透过P3的光强 I 与转角的关系。
自然光
偏振光
部分偏振光
11.1.2 偏振片、起偏与检偏
一、偏振片及其偏振化方向
“二向色性”物质
由于具有光的各向异性而对光具有选择吸收性能的物质。 如硫酸碘奎宁，电气石等. 偏振片：定向涂敷有二向色性晶体物质的透明材料。 偏振化方向
二、起偏与检偏
由自然光获得偏振光称为起偏。检查一光束是否是偏 振的过程称为检偏。
自然光的特点：非偏振光。 原因：在一个与光传播方向垂直的平面内考察，光矢量沿各 方向的平均值相等，没有哪一个方向的光振动较其它方向占 优势。
自然光可以分解成两个独立的振动方向互相垂直的偏振光
部分偏振光：是介于偏振光与自然光之间的一种光。相对 于部分偏振光，线偏振光又叫完全偏振光
二、自然光和偏振光的表示方法
三、偏振片的起偏与检偏原理
在偏振片后面得到光强为入射自然光光强I0一半的偏振 光，即
1 I = I0 2
偏振光的振动方向即是偏振片的偏振化方向。
起偏器
偏振片也可以用来检验偏振光， 作为检偏器使用。
1、若B的偏振化方向与偏振光的 振动方向平行，光将完全通过， 得到最大的透射光强。 2、当B的偏振化方向与偏振光的振 动方向垂直时，光完全不能通过， 透射光强度为零 ，称为消光。 3、以入射光线为轴，连续转动检偏 器（偏振片B），光强会呈现强弱交 替的变化且有消光现象，由此能判断 入射光（对B而言）为偏振光，并且 可以根据透射光强最强时的偏振化方 向，确定入射光的振动方向。
11.1.4
布儒斯特定律
一、光在反射和折射中的偏振
实验表明，一般情况下， 自然光入射到两种介质的界面 上时，产生的反射光和折射光 都是部分偏振光，反射光中垂 直于入射面的光振动较强，折 射光中平行于入射面的光振动 较强。
(a)自然光经过反射和折射后，产生 部分偏振光
二、布儒斯特定律
当入射角 i 等于某一特定值时，反射 光是完全偏振光，振动方向垂直于入射面。 这个特定的入射角称为起偏振角，用i0 表 示，它的大小取决于两种介质的相对折射 率。 当光以起偏振角入射到两种介质的界面 上时，反射光线和折射光线相互垂直。于 是有
检偏器
利用偏振片进行起偏和检偏的示意图
11.1.3
马吕斯定律
马吕斯定律及其证明
偏振光入射检偏器时，只有 平行于偏振化方向的光振动分量 能够通过。当入射光的振动方向 与检偏器的偏振化方向OP成α角 时，有
E = E0 cos
因光强与振幅的平方成正比， 透射的偏振光和入射偏振光光强 之比为
2 E1 I = 2 = cos 2 I 0 E0