光的偏振5-11
光的偏振实验了解光的偏振现象
光的偏振实验了解光的偏振现象光的偏振现象是光波在传播过程中振动方向的定义。
通常，光的波动是沿着垂直于传播方向的所有方向均匀地振动。
然而，在某些情况下，光的振动方向可以被约束在一个特定的方向上，这就是光的偏振现象。
为了进一步了解光的偏振现象，我们可以进行实验来观察和研究光的偏振行为。
以下将介绍几种常见的光的偏振实验方法。
一、马吕斯法马吕斯法是最早用来研究光的偏振的实验方法之一。
该方法利用偏光镜和分析片的组合，可以将线偏振光转换成圆偏振光或者反之。
通过调节偏光镜和分析片的相对角度，我们可以观察到转换前后光的强度的变化，从而研究光的偏振现象。
二、振动起偏器法振动起偏器法是通过使用起偏器和分析器来观察光的偏振现象。
起偏器是一个偏振镜，可以限制光只能在一个特定方向上振动。
当通过起偏器的偏振光再经过分析器时，根据分析器的角度调节，我们可以观察到光的强度的变化，从而探究光的偏振特性。
三、双折射现象双折射是光线通过一些特殊的材料时产生的光的偏振现象。
常见的双折射材料包括石英晶体和冰晶石等。
通过将光线通过这些材料，我们可以观察到光线被分成两束具有不同振动方向的光线，这种现象被称为光的双折射。
通过测量这两束光线的振动方向,可以研究光的偏振现象。
四、干涉法干涉法是一种通过干涉现象来研究光的偏振特性的方法。
通过使用光路调节器和干涉仪，我们可以观察到在特定条件下，不同偏振方向的光线在干涉仪中产生干涉条纹。
通过分析和测量这些干涉条纹，可以获得有关光的偏振性质的有用信息。
通过以上的实验方法，我们可以更加深入地了解光的偏振现象。
这些实验方法不仅帮助我们理解光的振动方式，还在许多领域中有着重要的应用，如光学通信、显微镜下的观察等。
总结光的偏振现象是光学中非常重要的一个概念。
通过实验方法，我们可以对光的偏振行为有更深入的认识。
马吕斯法、振动起偏器法、双折射现象和干涉法是常用的实验方法，它们各自从不同的角度帮助我们理解光的偏振现象。
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
高二物理竞赛光的五种偏振态课件
A2
1 2
I0
当圆偏振光入射到偏振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强不发生变化
12
光
学
第六章 偏 振 第一节 光的五种偏振态
3．五种偏振光入射到偏振片后出射光情况
椭圆偏振光和部分偏振光：：当椭圆偏振光和部分偏振光入射到偏 振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强将发周期性的大小变化， 但无消光位置。
光学
1
光
学
第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
1、偏振光概述
根据电磁波理论，光是横波，即振动的电矢量或磁矢量与波的传
播方向垂直。这样就会出现一列光波的振动矢量仅仅在某个平面内的 形象，这就是所谓光的偏振性。事实上，广义光的偏振应该包括五种 状态：
（1）线偏振光
X
X
P
Y
Y
2
光
学
第六章 偏 振
第一节 光的五种偏振态
对于部分偏振光，定义偏振度的概念：
P I MAX I MIN I MAX I MIN
自然光：当自然光入射到偏振片上时，随着偏振片旋转，出射光的光强 不发生变化，与圆偏振光相似。
可以证明，出射光强是入射光强的一半：
1 I 2 I0
13
入射光强为 I A2 I0
设偏振方向与偏振片光轴方向夹角为
，则出射的偏振光振动方程为
E Acos cost
偏振方向与偏振片光轴一致
光轴方向
出射光强为 I A2 cos2 I0 cos2 —— 马吕斯定律
出射光强随着光轴的转动而变化，最大光强为I0，最小光强为零，称作消光
11
光
学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第六章 偏 振
P点的振动方程可以表示成所选取的坐标系上的分量
光的偏振与波动性质
光的偏振与波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。
在我们日常生活中，我们经常遇到各种光线，比如来自太阳的阳光、电视屏幕上的影像、手机屏幕上的文字等等。
这些光线都具有不同的特性，其中一个重要的特性就是光的偏振性。
光的偏振是指光的电场矢量在空间中沿特定方向振动的性质。
通常情况下，自然光中的电场矢量在所有可能的方向上都有相同的振动，这种光被称为无偏振光。
但是，在某些情况下，光的电场矢量只在特定的方向上振动，这种光被称为偏振光。
光的偏振可以通过一些偏振器件来实现。
最常见的偏振器件是偏振片，它主要利用了光的波动性质。
在光的传播过程中，电场矢量在空间中振动的方向可以看作是一个矢量的旋转。
而偏振片就是通过选择一定方向上的电场振动来实现光的偏振。
当光通过偏振片时，偏振片会选择一个特定方向上的电场振动，使得通过的光只有在该方向上振动的成分。
而垂直于该方向的电场振动则被偏振片阻隔下来，无法通过。
这样，我们就可以通过调整偏振片的方向，来选择光中不同方向上的电场振动。
除了光的偏振性质外，光还具有波动性质。
波动性质是指光在传播过程中表现出的波动行为。
根据光的波动性质，我们可以解释光的诸多现象，比如衍射、干涉等。
衍射是指光通过一个小孔或者遇到一个小障碍物后，出现扩散现象的现象。
这是由于光的波动性质所导致的。
当光经过一个小孔时，光波会在小孔的周围弯曲，从而在背后形成一个圆形的光斑。
这一现象可以用波动理论解释，即光波通过小孔时，会产生波的干涉和衍射，导致光的扩散。
另一个重要的波动性质是干涉。
干涉是指光波相遇时互相干涉的现象。
当两束光波相遇并叠加时，它们的电场矢量会按照一定的规律相加或者相消。
如果两束光波的电场矢量完全一致，那么它们会相互加强，形成明亮的区域；如果两束光波的电场矢量相反，那么它们会相互抵消，形成暗淡的区域。
这种相互干涉的现象使我们可以通过干涉仪等设备来测量光的波长、光速等物理特性。
通过探究光的偏振与波动性质，我们可以更深入地理解光的本质和行为规律。
光的偏振及其应用
1光的偏振及其应用江西省萍乡市上栗中学彭俊昌一、光的偏振自然光通过偏振片P之后，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，也就是说，通过偏振片P的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫偏振光。
通过偏振片P的偏振光，再通过偏振片Q，如果两个偏振片的透振方向平行，则可以通过；如果两个偏振片的透振方向垂直，则不能透过Q（如图-1所示）。
根据偏振光的这个特性，在实际中有很多用途。
二、光的偏振的应用1．在摄影镜头前加上偏振镜消除反光自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，而且入射角变化时，偏振的程度也有变化。
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，这是由于反射光波的干扰而引起的。
如果在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜片，让它的透振方向与反射光的透振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下或玻璃后的影像清晰。
例1．下列说法正确的是（）A．拍摄蓝天白云相片时，可以加用偏振镜片，突出蓝天中的白云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的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光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物更清晰D．拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，照相机镜头前的偏振片的透振方向应与反射光的振动方向平行分析：由于蓝天中存在大量的偏振光，所以用偏振镜能够调节天空的亮度，加用偏振镜以后，蓝天会变暗，从而突出了蓝天中的白云，所以A正确；自然光射到界面上时，反射光线与折射光线都是偏振光，当反射光和折射光的夹角为90°时，偏振程度最大，且两束光的振动方向垂直，所以B正确；拍摄水面下或玻璃橱窗内的景物时，应使偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直，这样反射光不能进入镜头，所以C正确，D错误。
正确答案ABC。
2．汽车前灯和前窗玻璃用偏振玻璃防止强光夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，严重影响行车安全。
光的偏振现象与计算方法
光的偏振现象与计算方法光的偏振现象作为光学领域的一个重要概念，是指光波在传播过程中，振动方向呈现出特定规律的现象。
本文将介绍光的偏振现象及其计算方法，以加深对这一现象的理解。
一、光的偏振现象概述光波是由电场和磁场按一定规律振动而形成的，传播方向与电场振动方向垂直，称为纵波。
而偏振光是指光波中的电场振动只沿特定方向进行的光波。
与普通的自然光相比，偏振光具有更为明确的振动方向和振动模式。
二、光的偏振方向光的偏振方向是指电场矢量沿着的方向，一般用发光源到电场矢量的方向来表示。
根据光的偏振方向不同，可以将偏振光分为水平偏振、垂直偏振、线偏振、圆偏振等几种类型。
- 水平偏振：电场矢量沿水平方向振动，与光的传播方向垂直。
- 垂直偏振：电场矢量沿垂直方向振动，与光的传播方向垂直。
- 线偏振：电场矢量沿直线方向进行振动，在水平方向与垂直方向之间。
- 圆偏振：电场矢量按圆周路径进行振动，可以根据电场矢量逆时针或顺时针旋转的方向分为左旋和右旋两种。
三、光的偏振计算方法在实际应用中，需要计算光的偏振度以及光的偏振方向。
下面介绍两种常用的光的偏振计算方法。
1. 偏振度计算方法偏振度是指光的偏振程度的量化指标，表示了偏振光在总光强中所占的比例。
通常用线偏振光与自然光混合所得到的光的强度比例来计算偏振度。
偏振度的计算公式如下所示：偏振度 = (I_max - I_min) / (I_max + I_min)其中，I_max代表线偏振光在某一个方向上的最大强度，I_min代表线偏振光在垂直方向上的最小强度。
2. 光的偏振方向计算方法光的偏振方向是指光波中电场矢量的振动方向。
测量光的偏振方向的方法主要有偏光片法和偏振分析仪法。
- 偏光片法：通过旋转偏光片得到光的偏振方向与偏光片透射光强的关系，从而确定光的偏振方向。
- 偏振分析仪法：利用偏振分析仪测量光的光强，并确定光的偏振方向。
以上两种方法在实际应用中可以选择其中一种或结合使用，以获得准确的光的偏振方向。
光的偏振物理实验报告
一、实验目的1. 观察和验证光的偏振现象。
2. 理解偏振光的产生原理和特性。
3. 掌握偏振片、波片等光学元件在偏振光产生与检验中的应用。
4. 验证马吕斯定律，理解偏振光强度的变化规律。
二、实验原理光是一种电磁波，具有横波特性。
在自然光中，光波的振动方向是随机分布的。
当自然光经过某些光学元件后，其振动方向会变得有规律，这种现象称为光的偏振。
偏振光的产生通常需要以下光学元件：1. 起偏器（偏振片）：将自然光变为线偏振光。
2. 波片（1/4波片、1/2波片）：改变光的偏振状态，产生椭圆偏振光或圆偏振光。
马吕斯定律指出，当线偏振光通过一个与其偏振方向成θ角的偏振片时，透射光的强度I与入射光的强度I0之间的关系为：\[ I = I_0 \cos^2\theta \]三、实验仪器与用具1. 自然光源（如激光器）2. 偏振片（起偏器）3. 波片（1/4波片、1/2波片）4. 检偏器（另一个偏振片）5. 光具座6. 光屏7. 秒表（用于测量时间）8. 记录本和笔四、实验步骤1. 自然光与偏振光的产生：- 将激光器发出的光束照射到偏振片上，观察光屏上的光斑。
- 旋转偏振片，观察光斑的变化。
当偏振片的透振方向与光屏上的光斑垂直时，光斑消失，说明光已变为线偏振光。
2. 马吕斯定律验证：- 将偏振片与检偏器放置在光具座上，使它们的透振方向互相垂直。
- 观察光屏上的光斑，记录光斑消失的位置。
- 将偏振片旋转，使透振方向与检偏器的透振方向成θ角，记录光斑再次消失的位置。
- 改变θ角，重复上述步骤，记录光斑消失的位置。
- 利用马吕斯定律，计算每次实验中光斑消失时的透射光强度。
3. 波片的性质及利用：- 将1/4波片放置在偏振片与检偏器之间，观察光屏上的光斑。
- 旋转1/4波片，观察光斑的变化。
当1/4波片的光轴与偏振片的透振方向垂直时，光斑消失，说明1/4波片的光轴方向与偏振片的透振方向成45°角。
- 改变1/4波片的光轴方向，观察光斑的变化。
第5章 光的偏振
§5-1 自然光与偏振光*（1课时） §5-2 线偏振光与部分偏振光*（1课时） §5-3 光通过单轴晶体时的双折射现象*（1课时） §5-4 光在晶体中的波面（0.5课时） §5-5 光在晶体中的传播方向（0.5课时） §5-6 偏振器件（1课时） §5-7 椭圆偏振光和圆偏振光*（1.5课时） §5-8 偏振态的实验检验*（0.5课时） §5 复习课（1课时）
起偏振角
i10
n1 n2
i2
tan i10
n2 n1
i10称为布儒斯特角或起偏振角
布儒斯特（1781-1868）
i10
空气
n空气
玻璃
n玻璃
i2
i2
空气
n空气
玻璃
n玻璃
i10
tan i10
n2 n1
1.5 1
1.5
tan i10
n2 n1
1 1.5
co t i10
空气→玻璃 玻璃→空气
i10 i10
第五章 光的偏振
Chap.5 Polarlization of Light
偏振现象是横波区别于纵波的一个最明显标志。
光的偏振有五种可能的状态：自然光、线偏振光、 部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
自然界的大多数光源发出的光是自然光，是非偏 振的。
如何从自然光获得偏振光以及如何鉴别自然光和 各种偏振光。
B光强不变 B光强变化
无消光 有消光
A为自然光 A为部分偏振光
A为线偏振光
3.马吕斯定律（Mulus Law）
P
I
I ?
检偏器
A1 Acos I A12 A2 cos2 I cos2
光强为 I 的线偏振光通过检偏器 后,透射光的光强为
物理教案-光的偏振
物理教案－光的偏振一、教学目标通过本节课的学习，学生应能够：1.理解光的偏振现象的基本概念；2.了解光的偏振现象的产生原因；3.掌握光的偏振现象的常见应用。
二、教学内容1.什么是光的偏振；2.光的偏振现象的产生原因；3.光的偏振的应用。
三、教学重难点1. 教学重点•理解光的偏振的基本概念；•掌握光的偏振的应用。
2. 教学难点•理解光的偏振现象的产生原因。
四、教学过程步骤一：导入引入通过展示一些具有偏振光特性的照片或影片，引起学生对光的偏振的兴趣，并提出问题：“你们有没有注意到一些光线在传播过程中只有一个方向上的振动？”并要求学生回答。
步骤二：概念讲解1.定义光的偏振：光的振动方向只沿着特定方向传播的现象称为光的偏振。
2.光的偏振现象的产生原因：光的偏振是因为光的电场和磁场垂直于传播方向的分量振动方向不同引起的。
步骤三：实验演示进行一个简单的实验，使用偏振光源和偏振片来观察光的偏振现象。
首先，将偏振光源射向偏振片，然后逐渐改变偏振片的方向，观察通过偏振片的光是否能透过。
实验结束后与学生进行讨论，引导他们总结观察结果。
步骤四：应用拓展引导学生思考光的偏振现象在生活中的应用，并举例讲解光的偏振在偏光眼镜、液晶显示器和光通信等方面的应用。
步骤五：练习与讨论将学生分为小组进行讨论，针对以下问题展开讨论：1.光的偏振现象的产生原因是什么？2.举例说明光的偏振在生活中的应用。
步骤六：归纳总结和学生一起总结本节课的重点内容，强调光的偏振的基本概念和常见应用。
五、课堂小结通过本节课的学习，学生对光的偏振现象有了一定的了解，并能够应用到实际生活中。
同时，学生也了解了光的偏振现象的产生原因，为进一步深入学习做好了铺垫。
六、课后作业1.查找相关资料，深入了解光的偏振现象的应用；2.思考一下：在你的生活中，还有哪些应用使用到了光的偏振？备注：老师在备课过程中可以适当准备一些相关图片或动画，以图文并茂的方式引导学生更好地理解光的偏振现象。
物理学原理及工程应用2【11】光的偏振
第11章光的偏振艳阳高照时，为什么偏光镜可以滤除路面或水面的漫反射光？我们欣赏立体电影时，为什么要佩戴一副特殊的眼镜？液晶屏幕无处不在，手机、电脑、电视……，液晶屏幕是如何成像的呢？这些都与光的偏振特性密切相关。
本章将介绍光的偏振的现象、原理及其应用。
11.1偏振光和自然光11.1.1 线偏振光光的干涉和衍射现象说明了光的波动性，那么光是横波还是纵波呢？光的偏振现象说明了光的横波性。
光的电磁理论指出，光是电磁波，电场强度矢量!E和磁场振动方向与波的传播方向垂直，并且它们之间也相互垂直，如图11-1。
实验指出，感光作用、生理作用等大多数光学现象都是由电场强度矢量!E引起的。
所以，通常我们以电场强度的方向表示光波的振动方向，将电场强度矢量!E称为光矢量。
光矢量!E与光的传播方向垂直，但是在垂直于光的传播方向平面内，光矢量!E还可能图11-1有各种不同的振动状态。
如果光矢量始终沿某一方向振动，这样的光就称为线偏振光。
如图11-1所示，沿着光的传播方向看，光矢量端点的轨迹就是一条直线。
我们把光的振动方向和传播方向组成的平面称为振动面。
由于线偏振光的光矢量保持在固定的振动面内，所以线偏振光又称平面偏振光。
光的振动方向在振动面内不具有对称性，这叫做偏振。
显然，只有横波才有偏振现象，这是横波区别于纵波的一个最明显的标志。
线偏振光可用图11-2所示的方法表示。
图中用短线和黑点分别表示在纸面内和垂直于纸面的光振动，箭头表示光的传播方向。
图11-211.1.2 自然光一个原子（或分子）每次发光所发出的波列都可以认为是线偏振光，它的光矢量具有一定的方向。
但是，一般光源（比如太阳、LED灯、日光灯管）发出的光是由大量原子的持续时间很短的波列组成，这些波列的振动方向和相位是无规则的、随机变化的。
在观测时间内，在垂直于光传播方向的平面上看，光矢量有着、不同的振动状态，可看作是无数线偏振光的混合，这种光我们称为自然光或非偏振光。
光的偏振 惠更斯
光的偏振惠更斯
光的偏振是指光波中振动方向的性质。
惠更斯（Christian Huygens）是17世纪的荷兰物理学家，他提出了一种波动理论，解释了光的传播和偏振现象。
在光的波动理论中，惠更斯认为光是通过介质中传播的波动，而这些波动是横向的。
他提出了惠更斯原理，该原理描述了光波的传播方式。
根据惠更斯原理，每个波前上的每一点都被认为是一个次波源，次波源发出的波在介质中传播形成新的波前。
这种波动模型可以用来解释光的传播、衍射和偏振等现象。
在光的偏振方面，惠更斯的理论在19世纪得到进一步发展。
光波的偏振是指在光的传播过程中，光波的电场振动方向的性质。
当光波中的电场振动仅在一个特定方向上时，我们称之为光波是偏振的。
光可以是未偏振的（电场在所有方向上振动）或是偏振的。
光的偏振对于许多应用是重要的，如在显微镜中、光学器件中以及通信领域。
光的偏振性质也与一些材料的光学特性密切相关。
在研究光学和电磁波行为时，了解光的偏振是很重要的。
1/ 1。
光的偏振与干涉：光的波动特性与干涉现象
光的偏振与干涉：光的波动特性与干涉现象光的波动特性是物理学中一个非常重要的概念，光既可以看作是一种粒子（光子），也可以看作是一种波动。
正是光的波动特性赋予了光学研究以深入和广泛的空间。
一、光的偏振光的偏振指的是光波在传播方向上的振动方向。
普通光是无偏振光，它的振动方向在任何方向上都是随机的。
而偏振光则指的是其振动方向在某一平面上振动的光。
光的偏振可以利用偏振片实现。
偏振片的制备是通过让一束传播方向一致的普通光通过一种特殊的偏振材料而得到。
偏振光的应用十分广泛。
在摄影中，偏振滤镜可用于减少或消除反射，提高画面质量。
在3D电影和电视中，偏振光技术可以实现立体效果。
偏振光还可以用于检测透明材料的应力状态，提高材料的质量。
二、干涉现象干涉是光的波动性质的一种重要表现形式。
当两束或多束相干光波同时作用在同一点上时，它们会相互干涉而产生明暗相间的干涉条纹。
光的干涉现象通过光的波动学来解释。
其中的著名实验是托马斯·杨实验，他通过让光通过一个狭缝后再经过两个狭缝，形成了一组干涉条纹。
该实验证明了光是波动的，并提供了关于光的波动性质的重要线索。
基于这一实验的原理，人们能够更好地理解光的干涉及衍射现象，并将其应用于光学仪器的设计和原理。
另一个经典的干涉实验是迈克尔逊干涉仪。
它是利用光的干涉现象来测量非常小的长度的一种仪器。
通过对光的干涉条纹进行观察和测量，我们可以得出非常精确的长度值，这在科学研究和工程设计中具有重要意义。
三、光的波动特性与干涉现象的意义光的波动特性和干涉现象的研究对我们理解光的性质和应用提供了深入的认识。
首先，通过研究光的偏振现象，我们可以更好地理解光与物质之间的相互作用。
例如，在材料科学中，光的偏振可以用于检测材料的晶格结构和应力状态，为新材料的研发提供了宝贵的信息。
其次，光的干涉现象对我们理解光的传播和衍射提供了新的途径。
通过观察和研究干涉条纹，我们可以探索光的波动性质，并推导出光的传播速度、干涉现象的规律等重要参数。
光的偏振
e光 :
o no
,
e ne
c
e
II-VI Proprietary
Page 12
主折射率、正晶体、负晶体
光轴 vet 光轴 vot
vet
vot
正晶体 (vo > ve)
正晶体 负晶体
负晶体 (vo < ve )
ne> no
(e< o) ( e > o )
II-VI Proprietary Page 13
从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差
的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光。
4
,
3
2 , 2
时为圆偏振光
四分之一波片 ������ 波片： ������
(no ne ) d
4
/ 2
, —— 线偏振光→圆偏振光 4 0, —— 线偏振光→线偏振光 2
e tan
tan
1
i
Ay Ax
e
i ( y x )
其中
Ay Ax
II-VI Proprietary
Page 23
复数表示法的复数平面
1.所有右旋偏振态落在上半平面 2.所有左旋偏振态落在下半平面 3.x轴（实轴）上每点对用不同倾斜角的线 性偏振态 4.y轴（虚轴）上每点对应不同椭圆率的正 椭圆偏振态 5.其余各点分别对应广义的其它椭圆偏振态
(b)
( nR nL )
—— 旋光率
ad
II-VI Proprietary Page 20
法拉第旋光器
法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象，实验结果表明光 在磁场的作用下通过介质时，光波偏振面转过的角度������（磁致旋光角）与光在 介质中通过的长度L及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比，即 ������ = ������������������ 式中V称为费尔德常数，它表征物质的磁光特性。
光的偏振实验设计与原理分析
光的偏振实验设计与原理分析在物理学中，光的偏振是一个重要的概念。
光的偏振实验可用来研究光的偏振性质，探索光的波动性以及电磁波的性质。
本文将介绍一种光的偏振实验的设计并分析其原理。
一、实验设计为了进行光的偏振实验，我们需要以下材料和设备：1. 光源：可以使用激光器、LED或者白炽灯等。
2. 偏光片：用于调整光的偏振方向。
可以使用偏振片、偏振玻璃等。
3. 偏振器：用于选择特定方向的偏振光。
可以使用偏振片、偏振镜等。
4. 分析器：用于分析光的偏振状态。
可以使用偏振片、偏振镜等。
5. 探测器：用于检测光的强度变化。
可以使用光电池、光敏电阻等。
6. 实验平台：用于固定和调整实验装置。
接下来，我们将具体介绍一种光的偏振实验的设计步骤。
1. 准备实验装置：将光源放置在实验平台上，并调整光源的位置和方向，保证光线均匀且稳定。
2. 安装偏振器：将偏振器安装在光源的前方，并调整偏振器的方向，使其与光源的光线方向垂直。
3. 设置分析器：在光源的后方放置一个分析器，并旋转分析器，观察光的强度变化。
当光经过分析器时，只有与分析器的方向相同的偏振光能通过，其他方向的光将被阻挡。
4. 添加偏光片：在光源前方的偏振器和分析器之间添加一个偏光片，用于调整光的偏振方向。
通过旋转偏光片，观察光的强度变化。
5. 检测光强变化：将探测器放置在实验装置后方，用于测量光的强度变化。
根据探测器的读数，可以分析光的偏振状态。
二、原理分析光的偏振实验基于光的电磁波性质。
当光沿特定方向传播时，其电场矢量在空间中只沿特定方向振动，我们称之为偏振光。
光的偏振状态可以通过偏振方向的旋转角度来描述。
在实验中，当光通过偏振器时，只有与偏振器方向相同的光才能通过，其他方向的光会被阻挡。
这是因为偏振器只允许特定方向的振动通过，其他方向的振动分量被滤除。
添加偏光片后，我们可以调整光的偏振方向。
偏光片与光源之间形成一个夹角，通过旋转偏光片，我们可以改变光的偏振方向。
光的偏振课件 PPT
主截面:光轴与晶体表面光入射点得法线组成得平面。
主平面:晶体中光(o光或e光)得传播方向与晶体光 轴构成得平面。
o光得振动方向垂直于o光得主平面; e光得振动方向平行于e光得主平面。 当o光与e光得主平面相互平行时,两光得振动互相垂直、
法线
o光的 主平面
····
e光的 主平面
光轴 o光
光轴
e光
光轴
得作用下,显示出双折射现象,称为克尔效应。
+
P1
E
o
e
P2
-
外加电场破坏溶液得各向同性,产生各向异性,产生双折射,光轴方 向平行于电场方向;
n no ne E 2 即：n bE 2
经过长度为l得电场区,克尔效应产生得附加相位差为:
2
lbE 2
令K b
2KlE 2，其中K为克尔常数，单位为m
用惠更斯原理确定折射
光得传播方向、
用惠更斯作图法确定光在晶体中得传播方向
例题1:负晶体方解石 ne 1.486, no 1.658
以入射点为 中心,以1/no 为半径作圆。
以1/no为短轴, 1/ne为长轴作椭圆
空气 晶体
光轴
•••
•••
oe oe
例题2：方解石 ne 1.486 no 1.658
2
no
ne d
晶体双折射
I (P) A2e2 A2o2 2 A2e A2o cos
A1 cos2 2 A1 sin2 2 2A12 sin2 cos2 cos
A12
1
1 2
sin 2
2
1 2
sin 2
2
cos
当：
2k，即
光学知识点光的衍射与偏振
光学知识点光的衍射与偏振光学是研究光的传播和性质的一门科学，在光学中，光的衍射和偏振是两个重要的知识点。
本文将针对光的衍射和偏振进行详细的介绍和解析。
一、光的衍射光的衍射是指光通过物体缝隙或者绕过物体边缘时，发生弯曲和分散的现象。
光的衍射是光在波动性的基础上产生的结果，它与光的波长和物体的尺寸有关。
光的衍射现象普遍存在于日常生活中，比如阳光穿过树叶缝隙形成的斑驳光影。
光的衍射理论建立在赫歇尔原理的基础上，这一原理指出：当光通过一个具有大小适中的孔或者经过有规则的物体边缘时，可以看到离开孔或边缘的光以球形波的形式传播，进而形成衍射图样。
在光的衍射中，常见的现象包括夫琅禾费衍射、菲涅尔衍射、夫琅禾费-菲涅尔衍射等。
夫琅禾费衍射主要发生在具有缝隙的物体上，而菲涅尔衍射则发生在绕过物体边缘时产生的衍射图样。
夫琅禾费-菲涅尔衍射是两者的综合，既考虑了光线的几何性质，也考虑了光波的波动性质。
光的衍射不仅在自然界中广泛存在，而且在科学研究以及技术应用中也有着重要的地位。
例如，在天文学中，通过观测光的衍射现象可以了解星体的特性；在激光技术中，利用光的衍射可以实现光的聚焦和成像。
因此，对光的衍射的研究对于科学和技术的发展具有重要的意义。
二、光的偏振光的偏振是指光波沿着特定方向传播的现象。
偏振是光的电场方向发生的，根据光电场振动方向的不同，可以将光分为不同的偏振态，常见的偏振态有线偏振、圆偏振和非偏振光。
具有特定方向的光波被称为偏振光，而没有特定方向的光波称为非偏振光。
线偏振光是指光电场在空间中只沿着一个方向振动的光，光波的电场方向与传播方向垂直。
圆偏振光是指光电场在空间中沿着一个方向旋转的光，光波的电场方向沿着传播方向旋转。
非偏振光是指光电场在空间中随机振动的光，光波的电场方向既不沿着一个特定方向振动，也不旋转。
光的偏振性质在许多领域都有重要的应用，比如在液晶显示技术中利用偏振光的旋转来调节光的亮度和颜色；在光学显微镜和偏振显微镜中利用偏振光的传播特性来观察样品的细节和结构。
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3. 磁光效应(Magneto-optical effect)--Faraday 效应 直线偏振光通过放在磁场中透明介质（如玻璃）时发生旋光现象
磁致旋光 ---Faraday 效应
实验发现： 旋转角
Faraday 效 应
= vBl
Verdet 常数，与材料性质、 温度、波长等有关
Verdet 常数<0 右旋；
Verdet 常数>0 左旋；
控制电压，即可控制旋光角度，从而控制第二个偏 振片后的光强
光调制器
Faraday旋光效应与天然旋光物质的旋光的区别：
天然旋光物质中的旋转角与光的传播方向有关； Faraday效应的旋转角与传播方向无关，只与磁场方向 有关。
天 然 旋 光 物 质
正向通过 ：
反向通过 ：
天然物质的旋光性
正向通过 ：
反向通过 ：
Faraday效应中的旋光性
上图示：天然物质的旋光性
下图示：Faraday效应中的旋光性
Faraday效应的旋光特性
透光轴
X 前 进
光隔离器
磁场 B
前进 Z
Y
偏 返回 振 片
返回
反 射 镜
电光效应和磁光效应的一些应用 光开关----制外加的电磁场即可控制光路的开和关； 光调制器---电磁信号转换为光信号。 显示器件---磁信号转换成显示画面，如液晶显示器。
5.11 线偏振光沿晶体光轴传播振动面的旋转 P1 旋光效应 P2
单色自然光
C
旋光晶体 线偏振光在一些物质中传播时，振动面会转过一个角 度，这种现象叫做旋光现象．这种物质叫做旋光物质．
L
线偏振光振动 面转过的角度
L
cL
（为旋光系数）
溶液旋光物质:
（C为溶液浓度）
费涅耳的旋光理论
沿晶体光轴传播的平面偏振光由两个沿相反方向旋 转的、等频率的圆偏振光组成；在旋光晶体中，这两个 圆振动有不同的传播速度，在右旋晶体中右旋圆传播得 快，在左旋晶体中左旋圆传播得快． 左旋晶体: 右旋晶体:
nl n R , nl n R ,
vl v R ,
vl v R ,
组成线偏振光的左旋圆和右旋圆沿光轴通过L 厚 的晶体,产生的相位差为
4. 液晶( Liquid crystal ) 一些大分子或长链分子的溶液，在局部范围内由于相互作
用，会有规则地排列
向异性。
液晶，从而产生类似于晶体的各
设计薄层的厚度使得，不加电压时，通光 （透 射光由于 分子扭曲，自然产生90度的旋转）。 加电压时，通光强度随电压的变化而变化 液晶显示
2 l
( n l n R ).
y
C
旋光晶体
L
x
右旋物质中，右旋圆振动矢量转 过的角度比左旋圆大，合成线偏 振光振动面向右转过一个角度．
左 线偏 振光 右 右
右旋圆 偏振光
左旋圆 偏振光
证明菲涅耳旋光理论的实验
复合棱镜
左
右Байду номын сангаас
考纽透镜
紫外摄谱仪
在紫外摄谱仪中，旋光现象的巧妙应用避免了旋光所引