第十六章 光的偏振
光的偏振 课件
1.知道光的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象。 2.了解偏振光和自然光的区别，知道偏振光的一些应用。 3.通过光的偏振现象证明光是横波。
问题思考1：光的干涉和衍射证明了 光是一种波。那么，光是横波还是 纵波？
问题思考2：横波和纵波中质点的振动方向特点有 什么不同？
横波：振速方向 与波速垂直
自然光
起偏器 检偏器
偏振光 通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
起偏器 检偏器
偏振光 通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
起偏器 检偏器
结论:两偏振片的透振方向相互垂直时,光强为零
现象：光通过第一片偏振片后再转动第二片偏振片, 光的强弱会发生变化。
结论：光有偏振现象，说明光是横波。
三、自然光与偏振光的区别
自然光
Байду номын сангаас起偏器
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
起偏器
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
起偏器
偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某 个特定的方向振动的光叫做偏振光。
实验2:让光源的光通过两片偏振片(起振器，检偏器)
偏振光 通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
起偏器 检偏器
偏振光 通过旋转的检偏器，光强发生变化
结论:只有振动方向与透振方向平行的光才能通过狭缝
二、光的偏振现象
自然光通过旋转的起偏器，光强不变
自然光
起偏器
受上面实验的启发，我们可以利用类似 的实验来判断光波是横波还是纵波．
偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊
的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方
向平行的光波才能通过偏振片．偏振片对光波的作
大学物理下(毛峰版)课后习题答案ch16+光的偏振+习题及答案
第16章 光的偏振 习题解答1．自然光、线偏光和部分偏振光有何区别？用哪些方法可以获得线偏振光？如何使用检偏器检验光的偏振状态？解：自然光、线偏光和部分偏振光偏振态不同；可以通过偏振片、自然光以布儒斯特角入射到两种各相同性介质分界面上产生反射和折射、双折射晶体的双折射等方法来获得线偏振光。
2．自然光是否一定不是单色光?线偏振光是否一定是单色光?解：自然光不能说一定不是单色光．因为它只强调存在大量的、各个方向的光矢量，并未要求各方向光矢量的频率不一样．线偏振光也不一定是单色光．因为它只要求光的振动方向同一，并未要求各光矢的频率相同．3．一束光入射到两种透明介质的分界面上时，发现只有透射光而无反射光，这束光是怎样入射的?其偏振状态如何?解：这束光是以布儒斯特角入射的．其偏振态为平行入射面的线偏振光．4．什么是寻常光线和非常光线? 什么是光轴、主平面和主截面？寻常光线和非常光线的振动方向和各自的主平面有何关系？解：当一束平行自然光正入射到双折射晶体的一个表面上，在另一表面有两束光出射，其中一束遵从折射定律，称为寻常光线（o 光），另外一束不遵从折射定律，称为非常光线（e 光）；当光在双折射晶体中沿一特殊方向传播时，o 光和e 光不分开，它们在该方向具有相同的传播速度，这个特殊的方向称为晶体的光轴；光线在晶体表面上入射，此界面的法线与晶体的光轴所构成的平面称为主截面；光轴与晶体内任一折射光线所构成的平面称为该光线的主平面；o 光的光振动方向垂直于o 光的主平面，e 光的光振动方向在e 光的主平面内。
5．在单轴晶体中，e 光是否总是以e n c /的速率传播？哪个方向以0/n c 的速率传播？ 答：e 光沿不同方向传播速率不等，并不是以e n c /的速率传播．沿光轴方向以0/n c 的速率传播．6．用一束线偏振光照射双折射晶体，此时能否观察到双折射现象?解：能观察到双折射现象。
7．投射到起偏器的自然光强度为0I ，开始时，起偏器和检偏器的透光轴方向平行，然后使检偏器绕入射光的传播方向转过30°、45°、60°，试问在上述三种情况下，透过检偏器后光的强度是0I 的几倍?解：由马吕斯定律有0o 2018330cos 2I I I == 0ο2024145cos 2I I I == 0ο2038160cos 2I I I ==所以透过检偏器后光的强度分别是0I 的83,41,81倍． 8．在两块偏振化方向相互垂直的偏振片1P 和3P 之间插入另一块偏振片2P ，1P 和2P 的夹角为α，光强为0I 的自然光垂直入射1P ，求通过3P 的透射光强I 。
光的偏振课件
1．自然光和偏振光主要区别是什么？ 提示：在垂直于传播方向的平面内，自然光沿所有方向振动， 偏振光沿某一特定方向振动。
2．为什么戴上偏振片眼镜时，可以清楚地看到水中的游鱼？ 提示：由于水面反射的光对人眼产生干扰，使人不能清楚地 看到水下的物体，从水面反射的光中包含有很多偏振光，偏振片 眼镜可不让这些偏振光进入眼晴，则水中的游鱼可以比较清楚地 被看到。
Байду номын сангаас
对偏振片认识的两个误区 [示例] 如图所示，P 是偏振片，P 的透振方向(用带箭头的 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( )
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
解析：根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的透振 方向垂直，光都能通过偏振片。太阳光、沿竖直方向振动的光、 沿与竖直方向成 45°角振动的光均能通过偏振片，故 A、B、D 正确。
[疑后小练] 现实生活中，拍摄日落时水面下的游鱼，由于 水面反射光的干扰，常使照片上的图象不清晰。为此，常在照相 机的镜头前装有一偏振片，让偏振片的透振方向与水面的反射光 的振动方向( )
A．一致即成 0°夹角 B．适当调整成 45°夹角 C．垂直即成 90°夹角 D．随所拍摄景物的远近而随时调整，其方向间夹角为 0°～ 90°间某一值
例 2 在垂直于太阳光的传播方向上，前后放置两个偏振片 P 和 Q，在 Q 的后面放上光屏，以下说法正确的是( )
A．Q 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度不变 B．Q 不动，旋转偏振片 P，屏上光的亮度时强时弱 C．P 不动，旋转偏振片 Q，屏上光的亮度不变 D．P 不动，旋转偏振片 Q，屏上光的亮度时强时弱
第16章光的偏振习题答案
三、计算题 1.一束混合光包含线偏振光和自然光，令其通过旋转 着的偏振片，若测得出射光的最大光强为I1，最小光 强为I2。则混合光中自然光的光强和偏振光的光强各 为多少？ 解：设混合光中自然光光强为I自，偏振光的光强为I偏 出射光最大光强：I1=1/2*I自+ I偏 出射光最小光强：I2=1/2*I自+ 0 混合光中自然光的光强： I自=2I2 混合光中偏振光的光强： I偏=I1-I2
3. 将三个偏振片堆迭在一起，第二个与第三个偏振片 的通光方向与第一个偏振片成45°和90°角，如果强 度为I0的自然光入射到这一堆偏振片上，则通过第一、 二和第三个偏振片后的光强分别为 I0/2 、 I0/4 、 I0/8 ，若将第三个偏振片抽走，则光强 变为 I0/4 。
4.一束平行的自然光，以60°角入射到玻璃表面上， 若反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是 30o ；玻璃的折射率为 1.73 。
7.如果一个半波片或1/4波片的光轴与起偏器的偏振化方向成 30°角，则从二分之一波片和四分之一波片投射出的光分别是 A.线偏振光；圆偏振光。 B.线偏振光；椭圆偏振光。 C.圆偏振光；椭圆偏振光。 D.椭圆偏振光；圆偏振光。 8. 在单轴晶体中，e光是否总是以c/ne 的速率传播?哪个方向以 c/n0的速率传播? （ ） A. 是； //光轴方向 C.不是；//光轴方向 B. 是； ⊥光轴方向 D. 不是；⊥光轴方向
A.折射光为平面偏振光B.反射光为平面偏振光 C.入射角的正切等于玻璃折射率D.反射与折射线夹角为90.
6.仅用检偏器观察一束光时，光强有一最大但无消光位置。在检 偏器前加一四分之一波片，使其光轴与上述强度为最大的位置平 行。通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是( ) A.部分偏振光 C.线偏振光 B. D. 圆偏振光 椭圆偏振光
《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
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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。
光的偏振原理
光的偏振原理
光的偏振是光波传播时振动方向在一个特定平面内进行的现象。
光波是由电场和磁场垂直于传播方向振动而构成的。
在自然光中，电场矢量的方向是随机分布的，因此成为无偏振光。
当光波通过某种介质或器件时，可以使其中偏振的光波与其他方向的光波分离。
这是基于光的电场矢量振动方向的特性来实现的。
偏振器是实现光的偏振效果的一种器件，它可以选择性地通过垂直或水平方向振动的光波。
其中最常见的偏振器是偏振片，它是由有机化合物或无机晶体制成的。
当光波通过偏振片时，只有与偏振片取向垂直方向振动的光波能够通过，与偏振片取向平行方向振动的光波则被阻止。
这样，输出的光波就具有了一定方向的偏振。
偏振光的应用非常广泛。
在光学领域中，利用光的偏振特性可以实现光的干涉、衍射、透射等现象。
在光电子学中，利用偏振光可以进行光信号的调制、检测等操作。
此外，偏振光还在图像显示、光通信、光传感器等领域有着重要的应用。
通过控制偏振分布可以增加图像的对比度，提高光通信的传输效率，实现更精确的光传感和测量。
总之，光的偏振原理是光学领域中重要的基础知识。
它不仅有
助于我们理解光的性质和行为，还为各种光学器件和应用提供了基础。
光的偏振 课件
【答案】 见解析
玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里，而从自 己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上 的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的灯照亮的 路面和物体．
3．立体电影 立体电影也是利用光的偏振原理． 偏振现象还应用在很多领域，同学们可以查阅相关的资 料，了解有关偏振现象及其应用.
(3)偏振光的另外产生方式 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． 当入射角合适，使反射光和折射光垂直时，反射光和折射 光都是偏振光，且振动方向相互垂直．
二、偏振现象的应用 1．摄影技术中的应用 光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景 物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，由于水面或玻璃表 面反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一 片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就 可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照 片．故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”．
2．偏振片在汽车挡风玻璃上的应用 偏振片——汽车司机的福音．在夜间行车时，迎面开来的 车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故．如果在每辆 车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并 使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问 题，从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风
太阳光是自然光
2．自然光和偏振光 (1)自然光：普通光源发出的光，包含着在垂直传播方向 上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度 相同，这种光称为自然光，如太阳光就是自然光，如图所示． 普通光源S发出的光经过偏振片时，后面的光屏是明亮 的，说明光透过了偏振片；若转动偏振片、光屏上亮度不变， 说明透过光的强度不变，由此可以说明自然光沿各个方向振动 的光波的强度相同，如图所示．
第十六章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振
第2讲光的干涉、衍射和偏振目标要求 1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件．考点一光的干涉现象光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹．1．光的颜色由光的频率决定．(√)2．频率不同的两列光波不能发生干涉．(√)3．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．(×)4．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同．(√) 1．双缝干涉(1)条纹间距：Δx＝ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹．2．薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ.在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．(3)应用：增透膜、检查平面的平整度．考向1双缝干涉例1在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点．用波长为400 nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处呈现第3条亮条纹．当改用波长为600 nm的光实验时，P处将呈现()A．第2条亮条纹B．第3条亮条纹C．第2条暗条纹D．第3条暗条纹答案 A解析由公式Δx＝ld λ可知PP03＝ldλ1，当改用波长为600 nm 的光实验时，则有PP0n＝ldλ2，即n3＝λ1λ2＝400600，解得n＝2，即P处将呈现第2条亮条纹，A正确．考向2薄膜干涉例2(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B 为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()A．入射光C应采用单色光B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷答案AB例3(2021·江苏卷·6)铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是()答案 C解析薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，当入射光为复色光时，出现彩色条纹．由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，A、B、D错误．考点二光的衍射和偏振现象1．光的衍射发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显．2．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．(5)光的偏振现象说明光是一种横波．1．阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．(×)2．泊松亮斑是光的衍射形成的．(√)3．光遇到障碍物时都能产生衍射现象．(√)4．自然光是偏振光．(×)1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻亮条纹间距不等各相邻亮(暗) 条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，都属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的．考向1单缝衍射与双缝干涉的比较例4如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝lλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3d分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四幅图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确．考向2光的偏振例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．(1)偏振片A的作用是_____________________________________________________．(2)偏振现象证明了光是一种________．(3)以下说法中正确的是________．A．到达O处光的强度会减弱B．到达O处光的强度不会减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD解析(1)自然光通过偏振片后变为偏振光，故A的作用是把自然光变成偏振光．(2)偏振现象证明光是一种横波．(3)偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是α，即偏振方向不再与B的透光方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于α，并使偏振片B的透振方向与偏振光的偏振方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确．考点三几何光学与物理光学的综合应用例6(多选)如图所示，不同波长的两单色光a、b沿同一方向从空气射向半圆形玻璃砖，入射点O在直径的边缘，折射光线分别为OA、OB，则()A．a单色光的频率比b单色光的频率大B．当a、b两束光由玻璃射向空气中，a光临界角比b光临界角大C．在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间大于b单色光从O到B的传播时间D．在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间等于b单色光从O到B的传播时间E．用a、b两束光在相同条件下做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光小答案ADE解析因为a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a单色光的频率比b单色光的频率大，故A正确；根据全反射临界角公，可知，a光的折射率大，则a光的临界角小于b光的临界角，故B错误；对于式sin C＝1n，光在任一光束研究：设入射角为i，折射角为r，玻璃砖的半径为R，则折射率为n＝sin isin r，光在玻璃中传播距离为s＝2R sin r，光在玻璃中传播时间为t＝s v，玻璃中传播速度为v＝cn，i、R、c均相等，所以在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间等联立以上可得t＝2R sin ic于b单色光从O到B的传播时间，故C错误，D正确；根据折射率大，频率高，波长短，可知a光的折射率大于b光的折射率，则a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，可知a光产生的干涉条纹间距比b光小，故E正确．例7如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，∠B＝90°，一束频率为f＝6×1014Hz 的光线从AB 面中点处垂直射入棱镜，在AC 面发生全反射，从BC 面射出后，进入双缝干涉装置．已知AC 长度L ＝0.3 m ，双缝间距d ＝0.2 mm ，光屏与双缝间距离l ＝1.0 m ，光在真空中的传播速度为c ＝3.0×108 m/s.求：(1)玻璃砖对该光线的折射率的最小值n ； (2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t ； (3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx . 答案 (1)2 (2)1×10－9 s (3)2.5 mm解析 (1) 由几何关系知，光线在AC 面发生全反射的入射角为45°，可知临界角C ≤45°时，折射率有最小值，由sin C ＝1n 得n ≥2，即最小折射率为 2.(2) 由几何关系可知，光线在玻璃砖中传播距离 s ＝22L ，光线在玻璃砖中的传播速度v ＝c n传播时间t ＝s v代入数据解得最短时间t ＝1×10－9 s (3) 由λ＝c f ，Δx ＝ldλ联立代入数据解得Δx ＝2.5 mm.课时精练1．(多选)下列说法中正确的是( )A ．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光线会聚而形成的B ．将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变大C ．用加有偏振滤光片的相机拍照，可以拍摄清楚汽车内部的情景D ．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象E ．两束光振动方向互相垂直时不会发生干涉答案BCE解析荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠对光线的全反射形成的，故A错误；在双缝干涉实验中，条纹间距Δx＝lλ，若将双缝间距d调小，则条纹间距Δx变大，故B正确；d在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄汽车内部情景，滤去了汽车外玻璃的反射光，使景象清晰，故C正确；肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的，故D错误；两束光振动方向相互垂直时不会发生干涉，E正确．2．(2019·北京卷·14)利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案 A解析由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误．3．(多选)(2023·河北张家口市模拟)通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象．从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况．图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况．下列有关A、B两种色光的说法正确的有()A．光通过的可能是缝板上的单缝B．A光的波长比B光的波长长C．A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度D．A光比B光更容易发生明显的衍射现象答案BCD解析从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，A错误；由题图乙可看出，A光的条纹间距大于B光的，由Δx＝lλ可知，A光d的波长大于B光的波长，B正确；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，C正确；由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，D正确．4.(2023·江苏海安市检测)如图所示，a、b两束不同单色光相互平行，从平行玻璃砖PQ表面入射，从MN面出射时变为一束光c，则下列说法正确的是()A．a、b中有一束光在MN面发生了全发射B．在玻璃中a光传播速度大于b光的传播速度C．在同一个双缝干涉装置中，a光干涉条纹间距较大D．减小玻璃砖的厚度，光从MN面出射时变为两束平行光答案 D解析根据光路的可逆性原理可知，对于平行玻璃砖界面来说，能够射进玻璃砖的光线，在另一个界面绝对不会发生全反射，因此无论是a光线还是b光线，都不可能在MN面发生全反射现象，A错误；画出光路图如图甲所示，根据折射定律有sin i＝n a sin i a，sin i＝n b sin i b，由图可知i b > i a，则n b<n a，根据波速与折射率的关系有n＝c v，则v b > v a，B错误；由波长与折射率的关系可知λb > λa，根据干涉条纹间距公式Δx＝lλ，则Δx b>Δx a，C错误；如图乙所d示减小玻璃砖的厚度，下边界变为M′N′，则出射时变为两束平行光，D正确．5.(2023·浙江绍兴市模拟)如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置(上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形)紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜．现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到( )A ．一系列不等间距的三角形条纹B ．一系列明暗相间的等间距圆形条纹C ．若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹D ．若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少 答案 B解析 由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A 错误，B 正确；若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C 错误；由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则条纹间距减小，看到的亮条纹数将增多，D 错误． 6．(2021·湖北卷·5)如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光．透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹．O 是两单色光中央亮条纹的中心位置，P 1和P 2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O 点最近的亮条纹中心位置．反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M 和N 位置出射，则( )A ．λ1<λ2，M 是波长为λ1的光出射位置B ．λ1<λ2，N 是波长为λ1的光出射位置C ．λ1>λ2，M 是波长为λ1的光出射位置D ．λ1>λ2，N 是波长为λ1的光出射位置 答案 D解析 由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝λld 可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长相邻两亮条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由题图可知从N 位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，则n 1<n 2，所以N 是波长为λ1的光出射位置，故D 正确，A、B、C错误．7．(多选)(2022·山东卷·10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样．下列描述正确的是()A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹答案ACD解析题图乙中间部分为等间距条纹，所以题图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式有Δx＝Lλ，则照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距d增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确．8．(2023·辽宁省模拟)随着科技的发展，夜视技术越来越成熟．一切物体都可以产生红外线，即使在漆黑的夜里“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚．为了使图像清晰，通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜，下列说法正确的是()A．镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射B．镀膜的目的是尽可能让入射的所有光均能透射C．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一D．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的二分之一答案 C解析镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射，而让红外线之外的光反射，从而使红外线图像更加清晰，故A、B错误；当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时，反射光最弱，透射光最强，根据干涉相消的规律可知，此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍，而为了尽可能增加光的透射程度，镀膜的厚度应该取最薄的值，即红外线在薄膜中波长的四分之一，故C正确，D错误．9.(2023·福建龙岩市质检)如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是()A．条纹方向与AB边平行B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大C．减小薄片的厚度，条纹间距变小D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小答案 D解析薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确．10．(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()答案 D11.单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系，和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同．利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量．如图是实验的示意图，挡光片A 固定，挡光片B 放置在待测金属棒上端，A 、B 间形成平直的狭缝，激光通过狭缝，在光屏上形成衍射图样．温度升高，金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化，衍射图样也随之发生变化．在激光波长已知的情况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化，进而计算出金属的线膨胀系数．下列说法正确的是( )A ．使用激光波长越短，其他实验条件不变，中央亮条纹越宽B ．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央亮条纹越窄C ．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大D ．狭缝到光屏距离越大，其他实验条件相同，测得金属的线膨胀系数越大答案 C解析 对比双缝干涉相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系公式Δx ＝l dλ可得单缝衍射中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系为Δx 2＝l dλ，激光波长变短，其他条件不变，则中央亮条纹变窄，A 错误；相同实验条件下，金属的膨胀量越大，则单缝距离d 越小，中央亮条纹越宽，B 错误；相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明单缝的距离d 变化大，即金属膨胀量越大，C 正确；金属的线膨胀系数属于金属的特有属性，与实验装置无关，D 错误．12.某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x 2和填充前的干涉条纹间距x 1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S 0、双缝中点O 、屏上的P 0点均位于双缝S 1和S 2的中垂线上，屏上P 点处是P 0上方的第3条亮条纹(不包括P 0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c ，双缝S 1与S 2之间的距离为d ，双缝到屏的距离为L ，则下列说法正确的是( )A ．来自双缝S 1和S 2的光传播到P 点处的时间差为3λcB ．x 2>x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．仅将单缝S 0向左(保持S 0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P 点处能观察到暗条纹 答案 C解析 第三条亮条纹对应路程差s ＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c ，故A 错误；由Δx ＝L d λ，n ＝c v ＝λλ0可知(λ0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x 2<x 1，故B 错误；由n ＝c v ＝λλ0，x 1＝L d λ，x 2＝L d λ0，得n ＝x 1x 2，故C 正确；由Δx ＝L dλ可知，向左移动S 0对观察结果没有影响，故D 错误．。
光的偏振面
光的偏振面
光的偏振是指光波电矢量振动的空间分布对于光束传播方向的失去对称性的形象。
光矢量E在沿光的传播方向前进的同时，还绕着传播方向以一定的角速度旋转。
这种旋转可以看作是光矢量端点描绘出的螺旋线，即光矢量的振动面。
这个振动面被称为偏振面。
在自然光中，光矢量的振动方向在垂直于传播方向的平面内，即振动面是垂直的。
当自然光通过一个偏振片后，偏振片只允许某个方向的光振动通过，而其他方向的光振动被阻止。
这样形成的偏振光在垂直于传播方向的平面内只有某个方向的光振动，其偏振面是水平的。
此外，还有部分偏振光和椭圆偏振光。
部分偏振光是指虽然在垂直于传播方向的平面上有各个方向的光振动，但各个方向上的振幅并不相等。
椭圆偏振光的光矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，同时光矢量的幅度也随时间变化，其轨迹呈椭圆形。
总之，光的偏振面是指光矢量端点描绘出的螺旋线所形成的面，是描述光矢量空间分布的一个重要概念。
根据不同的偏振状态，光的偏振面可以是垂直的、水平的或椭圆的。
光的偏振 课件
2、只有横波才有偏振现象 3、纵波不发生偏振现象
(图一) (图二)
图一中是一列横波. 当这列横波穿过两个带有狭缝的木 板时, 狭缝的方向与波的振动方向相 同,这时横波可以穿过. 当我们将后一块木板旋转900以后,我 们发现这时横波就不能再通过了.我们 把这种现象称为横波的偏振现象.
通光方向 P
通
不通
形象说明偏 振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城 门
二、光源的偏振状态
1、线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动
2、自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光的 振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振光 不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．
所以，光是一种横波．
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、 电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大 部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面 上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之 间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都 是偏振的，并且偏振方向互相垂直．
1、一般入射角的情况 反射光 折射光都是部分偏振光
反射光中 垂直入射面振动占优 折射光中 平行入射面振动占优
2、特殊入射角的情况
入射角满足
i0
tg
1
n2 n1
1 ) 两光偏振状态 反射光 -- 完全偏振光 折射光 -- 部分偏振光
2 )反射光线与折射光线垂直
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。
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光的偏振知识点总结
光的偏振知识点总结一、光的偏振基本原理光是一种电磁波，电场矢量和磁场矢量垂直传播的波动。
对于线偏振光，电场振动方向在光波传播方向上固定。
而对于圆偏振光，电场振动方向绕光波传播方向做圆周运动。
对于不偏振光，电场振动方向在任意方向上都有可能。
光的偏振现象可以通过偏振镜来实现。
偏振镜是由特殊材料制成的，可以选择性地吸收或者透过特定偏振方向的光波。
当自然光（不偏振光）通过偏振镜后，只有与偏振镜的透振方向一致的部分光线能通过，其余部分的光线则被吸收或者反射。
光的偏振还可以通过液晶材料来实现。
液晶是一种具有双折射性质的材料，可以通过改变电场的方向来控制光的偏振状态。
液晶显示屏就是利用液晶材料的偏振特性来实现显示的。
二、偏振光的产生光的偏振可以通过自然产生，也可以通过人工手段产生。
自然产生的偏振光包括天空中的天偏振光和大气中的日偏振光。
天偏振光是在天空中由于大气中的气溶胶、气体和颗粒对光的散射作用而产生的，这种光中的电场矢量在垂直于太阳光方向上有偏振现象。
而日偏振光则是太阳光穿过大气层时，水平方向上的光线被散射，结果是大气中呈现出垂直方向上的偏振现象。
人工产生的偏振光可以通过偏振片、偏振镜、波片、液晶材料等光学器件来实现。
偏振片和偏振镜是最基本的光学器件，可以通过选择性的吸收或者反射已经存在的光信号来产生偏振光。
波片是一种能够改变光的偏振状态的器件，可以将线偏振光转化为圆偏振光或者反之。
三、偏振光的特点偏振光具有一些独特的性质，这些性质对于理解光的偏振有重要的意义。
首先，偏振光的振动方向是固定的，与光波传播方向有特定的关系。
其次，偏振光的相位和振幅都具有特定的变化规律，这些规律可以通过偏振光的数学描述来表达。
最后，偏振光在传播过程中会与物质相互作用，这种相互作用会产生一些特殊的光学现象。
偏振光的振动方向可以通过偏振方向和偏振角度来描述。
偏振方向一般可以用水平方向和垂直方向来表示，而偏振角度则是指振动方向与偏振方向的夹角。
光的偏振课件
横波只沿某一特定的方向振动的现象称偏振 现象.
●(1)自然光
●太 阳 、 电 灯 等 普 通 光 源 发 生 的 光 ， 包 含 着 在 垂 直 于 传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方 向振动的光波的强度都相同．这种光是自然光．
●(2)偏振光
●光 在 垂 直 于 传 播 方 向 的 平 面 上 ， 只 沿 着 某 个 特 定 的 方向振动．这种光叫做偏振光．
解析：光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着 特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍 射，所以A错．光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的 光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B 错．光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C 错．自然光和偏振光都具有能量，都能使感光片感光．
●ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ立体电影也是利用了光的偏振原理．
● 关于自然光和偏振光，下列观点正确的是 ●( )
●A ． 自 然 光 能 产 生 干 涉 和 衍 射 现 象 ， 而 偏 振 光 却 不 能 ●B．只有自然光透过偏振片才能获得偏振光 ●C ． 自 然 光 只 能 是 白 色 光 ， 而 偏 振 光 不 能 是 白 色 光 ●D．自然光和偏振光都能使感光底片感光
答案：D
●
(物理与科学技术)为什么观众戴上一副特殊的眼镜就能看到由立体电影放出的立体图像？
解析：放立体电影时有左右两架放影机同时工作，如上图所示， 在每架放映机前装有一块偏振镜子，其偏振方向互相垂直，因此 从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏振方向互相垂直，这两 束偏振光经屏幕反射其偏振方向不改变，观众眼睛所戴的偏振眼 镜的两只镜片偏振方向互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏 振镜的偏振方向一致，这样，左眼只能看到左边放映机映出的画 面，右眼只能看到右边放映机映出的画面，两眼看到的画面略有 差别，因而产生立体感．
光的偏振现象
光的偏振现象
光的偏振现象是光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象。
只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。
在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。
凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。
偏振光包括如下几种：
①线偏振光，在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。
②部分偏振光，光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。
自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。
③椭圆偏振光，在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。
迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。
椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果(见波片)。
④圆偏振光，旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。
人们利用光的偏振现象发明了立体电影，照相技术中用于消除不必要的反射光或散射光。
光在晶体中的传播与偏振现象密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用于测量的光学器件，以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。
大学物理授课教案第十六章光的偏振
第十六章 光的偏振光的干涉现象和衍射现象都证实光是一种波动，即光具有波的特性，但是，不能由此确定光是纵波还是横波，因为无论纵波和横波都具有干涉和衍射现象。
实践中还发现另一类光学现象，不但说明了光的波动性，而且进一步说明了光是横波，这就是“光的偏振”现象，因为只有横波才具有偏振现象。
自然光和偏振光 马吕斯定律§16-1 自然光和偏振光 马吕斯定律一．自然光我们知道，光波是一种电磁波。
电磁波是变化的电场和变化的磁场的传播过程，并且它是横波。
在光波中每一点都有一振动的电场强度矢量→E 和磁场强度矢量→H ，→E 、→H 及光波传播方向→K 的方向是互相垂直的， 如图：图16-1→E 、→H 中能够引起感光作用和生理作用的是电场强度矢量→E ，所以将→E 称为光矢量。
在除激光外的一般光源中，光是由构成光源的大量分子或原子发出的光波的合成。
由于发光的原子或分子很多，不可能把一个原子或分子所发射的光波分离出来，因为每个分子或原子发射的光波是独立的，所以，从振动方向上看，所有光矢量不可能保持一定的方向，而是以极快的不规则的次序取所有可能的方向，每个分子或原子发光是间歇的，不是连续的。
平均地讲，在一切可能的方向上，都有光振动，并且没有一个方向比另外一个方向占优势，即在一切可能方向上光矢量振动又相等。
1、自然光在一切可能的方向上都具有光振动，而各个方向的光矢量振动又相等。
如下图所示，自然光中E 2、自然光表示方法在任意时刻，我们可以把各个光矢量分解成两个互相垂直的光矢量，如下图所示。
为了简明表示光的传播常用和传播方向垂直的短线表示图面内的光振动，而用点子表示和图面垂直的光振动。
如下图所示，对自然光，短线和点子均等分布，以表示两者对应的振动相等和能量相等。
注意：由于自然光中光矢量的振动的无规则性，所以这个互相垂直的光矢量之间没有固定的位移差。
二．线偏振光 1、线偏振光由上可知，自然光可表示成二互相垂直的独立的光振动，实验指出，自然光经过某些物质反射、折射或吸收后，只保留沿某一方向的光振动。
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
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第十六章 光的偏振
一、选择题
1. 自然光是否一定不是单色光?线偏振光是否一定是单色光?（ D ）
A.是；是
B.不是；是
C.是；不是
D.不是；不是
2.马吕斯定律以公式来表示为20cos I I α=。
式中α是线偏振光的振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角，I 0是（ B ）
A.自然光的光强 C.部分偏振光的光强
B.线偏振光的光强
D.透过检偏器后透射光的光强
3.设有自然光入射，当两偏振片的偏振化方向之间的夹角由30°变为45°时，则通过检偏器后透射光的强度之比I 45°/I 30°为（ B ）
A.3/2 C.1/3
B.2/3； D.3
4.一束光线由空气射向玻璃，没有检测到反射光，那么入射光为（ D ）
A.0i i ≠，线偏振光 C.0i i ≠部分偏振光
B.0i i =自然光
D.0i i =线偏振光
5.一束自然光以布儒斯特角由空气入射到一平玻璃板上，则下列叙述中不正确的是（ A ）。
A.折射光为平面偏振光
B.反射光为平面偏振光
C.入射角的正切等于玻璃的折射率
D.反射线与折射线的夹角为2
π
6.仅用检偏器观察一束光时，光强有一最大但无消光位置。
在检偏器前加一四分之一波片，使其光轴与上述强度为最大的位置平行。
通
过检偏器观察时有一消光位置，这束光是：（ D ）
A.部分偏振光
B. 圆偏振光
C.线偏振光
D. 椭圆偏振光
7.一个半波片或1/4波片的光轴与起偏器的偏振化方向成30°角，则从二分之一波片和四分之一波片投射出的光分别是（ B ）
A.线偏振光；圆偏振光。
B.线偏振光；椭圆偏振光。
C.圆偏振光；椭圆偏振光。
D 椭圆偏振光；圆偏振光。
8. 在单轴晶体中，e 光是否总是以e n c /的速率传播?哪个方向以0
/n c 的速率传播? （ C ）
A.是； //光轴方向
B.是； ⊥光轴方向
C.不是；//光轴方向 D 不是；⊥光轴方向
二、填空题
1.利用光在两种媒质分界面上的 反射 和 折射 ，或利用光在各向异性晶体中的 二向色性 和 双折射 ，均可以从自然光中获得线偏振光。
通常使用的偏振片就是利用晶体的 二向色性 制成的。
尼科耳棱镜也是获得线偏振光的仪器，它主要利用晶体对光的 双折射 现象。
2.偏振片既能作起偏器，也能作检偏器。
以偏振片作检偏器时，若以入射光为轴线转动偏振片，当入射光为自然光时，则透射光强 不变 ，当入射光为线偏振光时，透射光强由 明（暗） 到 暗（明） 周期性地变化。
3. 将三个偏振片堆迭在一起，第二个与第三个偏振片的通光方向与第一个偏振片成45°和90°角，如果强度为I 0的自然光入射到这一堆偏振片上，则通过第一、二和第三个偏振片后的光强分别为 I 0/2 、 I 0/4 、 I 0/8 ，若将第三个偏振片抽走，则光强变为 I 0/4 。
4.一束平行的自然光，以60°角入射到玻璃表面上，若反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是30o；玻璃的折射率为1.73。
5.光在某两种界面上的全反射临界角是45°，它在界面同一侧的布
儒斯特角是，在界面另一侧是。
6.自然光入射到方解石晶体上产生两条线偏振光即寻常光（o光）和非寻常光（e光），它们在晶体内的传播速度一般不同（填相同或不同），其中e光（填o光或e光）不遵循折射规律。
7.在两个偏振化方向正交的偏振片之间放置一个光轴平行于表面的双折射晶体，若用白光照射且晶体厚度一定，则视场中出现彩色条纹；若用单色光照射且晶体厚度不均匀，视场中出现明暗相间的等厚干涉条纹。
三、计算题
1.一束混合光包含线偏振光和自然光，令其通过旋转着的偏振片，若测得出射光的最大光强为I1，最小光强为I2。
则混合光中自然光的光强和偏振光的光强各为多少？
解：设混合光中自然光的光强为I0偏振光的光强为I
则有：
,
得到：
2.两个正交的偏振片之间插入另一偏振片，并以角速度 旋转，以光强稳定的自然光入射，证明透射光被调制，且调制频率为转动频率的4倍。
证明：可知某一时刻，插入的偏振片与两片的夹角分别为
和
透射光强度为：
即证：调制频率为转动频率的4倍
3.将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为60°，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30°角。
（1）求透过每个偏振片后的光束强度. （2）若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度。
解：（1）.
（2）.
得到：。