预习思考题_偏振光的产生与检测
【大学物理实验(含 数据+思考题)】偏振光的特性研究实验报告
实验3.4 光的偏振特性研究一、实验目的（1）了解自然光和偏振光的定义及特性。
（2）观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。
（3）了解波片的作用和用波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。
二、实验仪器GSZ-Ⅱ光学平台（配有光具座、氦氖激光器及电源、扩束镜、偏振片、波片、观察屏等）。
三、实验原理1.自然光和偏振光的定义自然光：由普通光源所发射的光波，在光的传播方向上，任意一个场点，光矢量既有空间分布的均匀，又有时间分布的均匀性。
偏振光：光矢量相对于光的传播方向分布的非对称性。
部分偏振光：光波光矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势。
平面偏振光：光在传播的过程中光矢量的振动只限于某一特定的平面内。
圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量以一定的角速度转动它的方向，但大小不变，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个圆。
椭圆偏振光：在光的传播方向上，任意一个场点光矢量即改变它的大小，又以一定的角速度转动它的方向，其光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的投影是一个椭圆。
2.偏振光的产生及检验方法（1）平面偏振光的产生和检验方法：产生：本次实验中我们利用偏振片来生成平面偏振光。
偏振片是由具有二向色性的晶体制作成的，这些晶体对不同方向振动的光矢量具有不同的吸收本领，当自然光入射到这些晶体上时，透射光的光矢量仅在某一个特定的方向上，形成了平面偏振光。
检验：线性偏振光通过检偏器后，按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器，透射光的强度为I=I0cos2α,α=0/π时，透射光的强度最大，当α= (π/2)/(3π/2)时，透射光的强度为0，出现消光现象。
所以偏振器旋转一周，透射光的强度将发生强弱变化，并且消光两次，根据这个特点可以检测是否有平面偏振光。
（2）椭圆和圆偏振光的产生和检验方法：产生：波片是光轴平行于晶面的各向异性晶体薄片。
双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
实验28 光的偏振
实验28 光的偏振1809年，法国军事工程师马吕斯发现了光的偏振现象。
阿喇果和费涅耳让一束光投射到方解石晶体上，产生出两条分离的光束。
这两条光束应该是相干的，却只产生均匀照度，而不产生干涉条纹。
杨氏由此推断，光一定是横波，这两束光的振动面一定是相互垂直的。
1817年杨氏提出了光的偏振和光是横波的概念。
光的电磁理论建立后，光的横波性又得到了理论上的证明。
光的偏振在光学计量、晶体性质的研究和实验应力分析等方面有广泛的应用。
一、实验目的1．观察光的偏振现象，加深理解偏振的基本概念。
2．了解偏振光的产生和检验方法。
3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。
4．观测椭圆偏振光与圆偏振光。
5．了解1/2波片和1/4波片的用途。
二、实验原理1. 光的偏振状态光是电磁波，它是横波。
通常用电矢量E表示光波的振动矢量。
(1) 自然光：其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的。
这样的光称为自然光，如图28-l。
(2) 平面偏振光：电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称为平面偏振光。
如果迎着光线看．电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图28-2。
(3) 部分偏振光：电矢量在某一确定方向上较强．而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图28-3。
部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。
(4) 椭圆偏振光：迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。
椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。
(5) 圆偏振光：迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。
圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。
2. 玻璃片与玻璃片堆(1) 反射光的偏振与布儒斯特定律如图28-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。
偏振光的研究和检测
1，自然光通过检偏器 由于自然光具有轴对称性，将光强为Io的自然光中每一个光矢量都在x,y两个方向上分
解，因此有Ix=Iy=Io，这说明肉然光可以等效为等幅(Io/2) 、无确定相位关系、阻取向任意 的两个正交的线偏振光。
如图44-1所示,Ip- θ曲线应为一条直线。
2.线偏振光通过检偏器——马吕斯定律 马吕斯定律指出，一束如图44-2所示光强为Io的线偏振光，通过检偏器的透射光强为
人眼仅对光的强弱变化敏感，而无法直接感知光的各种偏振态，必须借助检偏器，研 声透射光强的孪化来判定光的偏振态。检偏器(或起偏器)是二种只允许某一振动方向光通 过的光学器件，当它用来产生线偏振光时称为起偏器，用来检验线偏振光时称为检偏器。 常用的检偏器有两类：一类是利用材料对不同方向的电磁振动具有选择吸收特性的原理制 成的，称为偏振片；另一类是用双折射晶体制成的特殊棱镜,如尼科耳棱镜,格兰棱镜等,这 类棱镜的透光率和偏振度远高于偏振片。在检偏器上能够让电矢量充分透过的方向称为透 振方向，记作P，与P正交的方向上的电矢量将被强烈吸收而无法透过，称为消光方向。
2.线偏振光的检验 将起偏器的起偏角定在偏振方向为0”的位置，然后旋转检偏器找到光强最大的位置，
记录功率计的读数，而后每隔30”记录一次透射光强的数值，直到旋转一周后出现两次极 大和两次“消光”。画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲线相比较，验证马吕斯定律 。
3. 1/4波片的摆正 旋转检偏器使PA正交，在起偏器与检偏器之间放一1/4波片，调节波片使激光束通过
3.椭圆偏振光
角度 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 光强 0.08 0.34 0.99 1.30 1.02 0.42 0.08 0.34 0.95 1.26 0.99 0.34 0.08
偏振光的获得和检测
§17-10偏振光的获得和检测一、偏振光的获得1. 布儒斯特定律如果让自然光从折射率为n 1的介质射向折射率为n 2的介质而被界面反射，反射光中垂直于入射面的光振动成分将大于处于入射面内的光振动成分，当入射角等于某一特定角i 0时，反射光成为振动面垂直于入射面的线偏振光，并且i 0满足, (17-69)这个规律称为布儒斯特定律，i 0称为布儒斯特角或起偏角。
当入射角为i 0时，折射角为r 0，根据折射定律，应有. (17-70)将这个关系代入式(17-69)，得,即,这表示，当入射角为起偏角时，反射光与折射光互相垂直，如图17-40所示。
如果自然光从空气射到折射率为1.50的玻璃片上，根据布儒斯特定律，可以求得起偏角为56.3︒，此时的折射角为33.7︒。
当自然光以起偏角从一种介质入射到第二种介质的表面上，反射光成为线偏振光，而如果第二种介质没有特殊的吸收作用，那么折射光将成为部分偏振光，并且在入射面内的光振动成分将大于垂直于入射面的光振动成分。
假如让这样的部分偏振光连续几次作同样的反射和折射, 最后获得的折射光也必定是线偏振光。
2. 晶体的双折射现象在§8-7中讨论固体的一般性质时，曾涉及过晶体具有的一种普遍性质，即各向异性。
这里我们所要说的各向异性，是在某些透明晶体中光沿不同的方向具有不同的传播速率，具有这种性质的晶体，称为双折射晶体。
我们设想在各向同性的均匀介质中有一点光源s ，在任意瞬间光波的波面总是球面。
而在均匀的双折射晶体中，点光源s 发出的光波波面却有两组，一组是球面，另一组是旋转椭球面，如图13-41所示。
这两组波面在某一方向上彼此相切，如图中qq '的方向，这个方向称为晶体的光轴。
图 17-41在一般情况下，当平行自然光垂直入射到晶体的表面时，根据惠更斯原理，被照射的晶体表面上各点都是发射子波的波源，而子波的波面有球面和椭球面两种，所以子波波面的包络面也应有两种，即球面的包络面和椭球面的包络面。
线偏振光的产生和检验
第六章第5讲pWave Optics631线偏振光的产生和检验6.3.1 线偏振光的产生和检验d③二向色性起偏器,人造偏振片一、晶体起偏器件1、晶体的二向色性、晶体偏振器某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，例如电气石对光有强烈吸收对光这叫晶体的二向色性（dichroism）。
例如，电气石对o光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它就可以产生线偏振光。
e 光····光轴电气石光轴线栅起偏器入射光含有各种偏振态平行于线方向的偏振光能够激发电子沿线移动，这导致光的发射从而抵消了入射光。
对于垂直于线的偏振光不会发生这种现象。
这种起偏器在红外波段工作最好。
二向色性偏振片采用同样的思路，但是使用长聚合物。
可见光波段的线栅起偏器应用半导体制备技术, 用于可见光波段的线栅起偏器已被开发出来。
间距小于1微米。
n )arcsin(12n c =θ使入射光束在入口处分成两束。
垂直偏振光经过从高折射率(1.66)到低折射光束往下倾斜，异常光折射率接近寻常光，也可能发生全反射。
<GKH=14º时，异常光全反射格兰(Glan)棱镜()偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光，它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。
z 偏光棱镜：可由自然光获得原方向的线偏振光吸收涂层格兰—汤姆孙棱镜光轴的取向使e光对应············•光轴方解石o e i的恰是n e 。
•光轴方解石加拿大树胶(n =1.55)n o （1.6584）＞n （1.55）＞n e （1.4864）i 临界角光全反射了光可通过i > 临界角，o 光全反射了，e 光可通过。
B .格兰(Glan)棱镜●xZ=0⊙●yO光e光主平面是与此上图垂直的平面晶体线偏振器•格兰(Glan)棱镜渥拉斯顿(Wollaston)棱镜(a)和罗雄(Rochon)棱镜(b)晶体线偏振器可由自然光获得分开的两束线偏振光光进入到第1块方解石后，o光和e光在方向上没有分开渥拉斯顿(Wollaston)棱镜o光和e光在方向上没有分开。
偏振光的产生检测和旋光现象
7
1、线偏振光的产生-(3)、双折射晶体产生线偏振光
在双折射晶体中内，自然光波被分解成光矢量互相正交的 线偏振光传播，把其中的一束光拦掉，便得到线偏振光。
[1]、 尼科耳棱镜
90 A
48
28o
68
B
加拿大树胶 D
e光
O光
C
no 1.658 ne 1.486
n胶 1.55 8
[2]、格兰-汤姆逊棱镜
一、偏振光的产生和检测
❖1、线偏振光的产生 ❖ (1)、由反射与折射产生线偏振光 ❖ (2)、由二向色性产生线偏振光 ❖ (3)、由双折射产生线偏振光
❖2、椭圆(圆)偏振光的产生 ❖3、偏振光的检测
1
1、线偏振光的产生-(1)、由反射与折射产生偏振光
自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不但光 的传播方向要改变，而且光的偏振状态也要改变，所以反射光 和折射光都是部分偏振光。 在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动(s光)为主的 部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动(p光)为主的 部分偏振光。
垂直于图面振动的 o光在第二棱镜中变为e光，石英的ne>no， 在斜面上折射光线偏向法线，得到两束分开的振动方向互相垂 直的线偏振光。
只允许光从左方射入棱镜。
14
❖2、椭圆(圆)偏振光的产生
可以借助波片将线偏振光变成椭圆(圆偏振光)
波片也称相位延迟器，能使偏振光的两个互相垂直的线偏振 (分)光之间产生一个相对的相位延迟，从而改变光的偏振态。
——————这就是Brewster定律。
其中 i 叫做布儒斯特角或起偏角。以后用 B表示。
这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。
3
B
20.光的偏振习题思考题
习题20-1．从某湖水表面反射来的日光正好是完全偏振光，己知湖水的折射率为33.1。
推算太阳在地平线上的仰角，并说明反射光中光矢量的振动方向。
解：由布儒斯特定律5333.1arctan arctan12===n n α 372=-απ在反射光中振动方向为与入射面垂直。
20-2．自然光投射到叠在一起的两块偏振片上，则两偏振片的偏振化方向夹角为多大才能使：（1）透射光强为入射光强的3/1；（2）透射光强为最大透射光强的3/1. (均不计吸收) 解：设夹角为α，则透射光强α20cos I I =通过第一块偏振片之后，光强为：1/2I 0， 通过第二块偏振片之后：α20cos 21I I = 由题意透射光强为入射光强的3/1得 I=I 0/3则αα=35.26° 同样由题意当透射光强为最大透射光强的3/1时，也就是透射光强为入射光强的1/6， 可得： α=54.74°20-3．设一部分偏振光由一自然光和一线偏振光混合构成。
现通过偏振片观察到这部分偏振光在偏振片由对应最大透射光强位置转过60时，透射光强减为一半，试求部分偏振光中自然光和线偏振光两光强各占的比例。
解: 10max 21I I I +=60cos 21210max I I I += 即得1110：：=I I 20-4．由钠灯射出的波长为nm 0.589的平行光束以50角入射到方解石制成的晶片上，晶片光轴垂直于入射面且平行于晶片表面，已知折射率65.1o =n ，486.1e =n ，求 （1）在晶片内o 光与e 光的波长；（2）o 光与e 光两光束间的夹角.解:由 nc v c n λλ==∴nm n c97.35665.10.58900===λλ nm n e c e 37.396486.10.589===λλ OO n ϕsin 50sin =66.2750sin arcsin ==O O n ϕ 03.3150sin arcsin ==ee n ϕΔφ=3.37°20-5．在偏振化方向正交的两偏振片1P ,2P 之间，插入一晶片，其光轴平行于表面且与起偏器的偏振化方向成 35，求（1）由晶片分成的o 光和e 光强度之比； （2）经检偏器2P 后上述两光的强度之比。
线偏振光的产生和检验
第六章第5讲pWave Optics631线偏振光的产生和检验6.3.1 线偏振光的产生和检验d③二向色性起偏器,人造偏振片一、晶体起偏器件1、晶体的二向色性、晶体偏振器某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，例如电气石对光有强烈吸收对光这叫晶体的二向色性（dichroism）。
例如，电气石对o光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它就可以产生线偏振光。
e 光····光轴电气石光轴线栅起偏器入射光含有各种偏振态平行于线方向的偏振光能够激发电子沿线移动，这导致光的发射从而抵消了入射光。
对于垂直于线的偏振光不会发生这种现象。
这种起偏器在红外波段工作最好。
二向色性偏振片采用同样的思路，但是使用长聚合物。
可见光波段的线栅起偏器应用半导体制备技术, 用于可见光波段的线栅起偏器已被开发出来。
间距小于1微米。
n )arcsin(12n c =θ使入射光束在入口处分成两束。
垂直偏振光经过从高折射率(1.66)到低折射光束往下倾斜，异常光折射率接近寻常光，也可能发生全反射。
<GKH=14º时，异常光全反射格兰(Glan)棱镜()偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光，它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。
z 偏光棱镜：可由自然光获得原方向的线偏振光吸收涂层格兰—汤姆孙棱镜光轴的取向使e光对应············•光轴方解石o e i的恰是n e 。
•光轴方解石加拿大树胶(n =1.55)n o （1.6584）＞n （1.55）＞n e （1.4864）i 临界角光全反射了光可通过i > 临界角，o 光全反射了，e 光可通过。
B .格兰(Glan)棱镜●xZ=0⊙●yO光e光主平面是与此上图垂直的平面晶体线偏振器•格兰(Glan)棱镜渥拉斯顿(Wollaston)棱镜(a)和罗雄(Rochon)棱镜(b)晶体线偏振器可由自然光获得分开的两束线偏振光光进入到第1块方解石后，o光和e光在方向上没有分开渥拉斯顿(Wollaston)棱镜o光和e光在方向上没有分开。
实验28 光的偏振
实验28 光的偏振1809年，法国军事工程师马吕斯发现了光的偏振现象。
阿喇果和费涅耳让一束光投射到方解石晶体上，产生出两条分离的光束。
这两条光束应该是相干的，却只产生均匀照度，而不产生干涉条纹。
杨氏由此推断，光一定是横波，这两束光的振动面一定是相互垂直的。
1817年杨氏提出了光的偏振和光是横波的概念。
光的电磁理论建立后，光的横波性又得到了理论上的证明。
光的偏振在光学计量、晶体性质的研究和实验应力分析等方面有广泛的应用。
一、实验目的1．观察光的偏振现象，加深理解偏振的基本概念。
2．了解偏振光的产生和检验方法。
3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。
4．观测椭圆偏振光与圆偏振光。
5．了解1/2波片和1/4波片的用途。
二、实验原理1. 光的偏振状态光是电磁波，它是横波。
通常用电矢量E表示光波的振动矢量。
(1) 自然光：其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的。
这样的光称为自然光，如图28-l。
(2) 平面偏振光：电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称为平面偏振光。
如果迎着光线看．电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图28-2。
(3) 部分偏振光：电矢量在某一确定方向上较强．而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图28-3。
部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。
(4) 椭圆偏振光：迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。
椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。
(5) 圆偏振光：迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。
圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。
2. 玻璃片与玻璃片堆(1) 反射光的偏振与布儒斯特定律如图28-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。
高中物理 第十三章 光 6 光的偏振课后检测高中物理试题
积盾市安家阳光实验学校6 光的偏振记一记光的偏振知识体系1个现象——偏振现象1个区别——自然光和偏振光的区别辨一辨1.横波和纵波都能产生偏振现象．(×)2．太阳光是沿某个特方向振动的偏振光．(×)3．只要是波都能发生偏振现象．(×)4．自然光通过偏振片是得到偏振光的唯一办法．(×)想一想1.将一个偏振片放于眼睛的前方，观察通过窗户进入室内的自然光，转动偏振片，你感觉到的明暗有没有明显的变化？提示：无明显变化．因为自然光包含在垂直传播方向上一切方向的光且沿各个方向振动的光波的强度相同．2．通过偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的灯光或窗外的光，同时转动偏振片，你感觉到的明暗有无明显的变化？玻璃表面、光滑桌面的反射光是偏振光吗？提示：明暗有明显变化．因为玻璃表面、光滑桌面反射来的灯光或窗外的光及玻璃折射的光都是偏振光．3．将偏振片叠放在数字式电子表的液晶显示屏上，观察显示屏亮度的变化，为什么沿不同方向放置时会有不同的亮度？提示：因为电子表的液晶数字显示屏上、下两个板面处有两片偏振片，将偏振片放在显示屏上，使进入上表面的光的强度发生变化，导致显示屏亮度变化．思考感悟：练一练1.下列关于偏振光的说法中正确的是( )A．自然光就是偏振光B．沿着一个特方向传播的光叫偏振光C．沿着一个特方向振动的光叫偏振光D．单色光就是偏振光解析：自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有沿着特方向振动的光才是偏振光，故C 项正确．答案：C2．(多选)下列说法中正确的是( )A．光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光B．光振动沿各个方向均匀分布的光是偏振光C．光振动沿特方向的光才是偏振光D．光振动沿特方向的光才是自然光解析：根据自然光、偏振光的概念易判断出A、C两项正确．答案：AC3．(多选)如下图所示，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：根据光偏振的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭缝垂直，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三项正确．答案：ABD4．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过，如果将其中一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述哪一种现象( )A．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零B．透过的光强先增强，然后减小到非零的最小值C．透过的光在整个过程中都增强D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强解析：两个偏振片紧靠在一起，不能让光通过，说明两个偏振片的透振方向垂直，将其中一个旋转180°的过程中，两个偏振片的透振方向从垂直到平行再到垂直，通过的光强先增大后减小，故A项正确．答案：A5．关于偏振光和自然光，下列观点正确的是( )A．自然光能产生干涉、衍射现象，而偏振光却不能B．只有自然光通过偏振片才能获得偏振光C．自然光只能是白光，而偏振光不能是白光D．自然光和偏振光都能使感光底片感光解析：振动方向沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动方向沿某特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，故A项错误；光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们看到的绝大光是偏振光，故B项错误；光的颜色是由频率决的，与光的振动方向无关，白光是复色光，既可是自然光，也可以是偏振光，故C项错误；自然光和偏振光都具有能量，都能使底片感光，故D项正确．答案：D要点一光的偏振1.下列现象中可以说是横波的是( )A．光的干涉现象 B．光的衍射现象C．光的全反射现象 D．光的偏振现象解析：光能发生干涉和衍射现象，说是一种波，具有波动性；光的色散现象，说明同一介质对不同光的折射率不同，也说明不同光在同一介质中的速度不同；光的全反射现象，说由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象；光的偏振现象说的振动方向与传播方向垂直，即说是横波，故D项正确．答案：D2．(多选)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法中正确的是( )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解析：当Q和P的透振方向平行时，通过Q的光强最大，当Q和P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论是旋转P还是旋转Q，屏上得到的光都是时强时弱的．答案：BD3．(多选)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处将看到光亮解析：自然光沿各个方向振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，故A项错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，故B项正确；设通过A的光沿竖直方向振动，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°时，P处仍无光亮，故C项错误；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，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D项正确．答案：BD4．如图所示，杨氏双缝中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由．(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直．解析：(1)能．到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于线偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱．(2)不能．由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象．答案：见解析要点二偏振光的用5.光的偏振现象说是横波，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，可以看到彩色条纹解析：通过手指的缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象．D项错误．答案：D6．如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q.现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是( ) A．MN间为偏振光B．PQ间为自然光C．PQ间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的亮线逐渐变暗解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B两项错误；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C项错误，D项正确．答案：D7．(多选)“假奶粉事件”曾经闹得沸沸扬扬，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，从而鉴糖量．偏振光通过糖水溶液后，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的测量值与标度值相比较，就能确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，最后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是( )A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度于α解析：A、B之间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到O.当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光振动方向转动了一角度，到达O处的光强会明显减弱；但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度；因为A、B的偏振方向一致，故转动偏振片A也可以．答案：ACD基础达标1.下列说法正确的是( )A．自然光就是白光B．自然光一是复色光C．单色光不是自然光D．自然光可以是单色光，也可以是复色光解析：自然光是指含有垂直传播方向上沿一切方向振动的光，且沿着各个方向振动的光波的强度相同，可以是单一频率的光，也可以是不同频率的光，故D项正确．答案：D2．纵波不可能产生的现象是( )A．偏振现象 B．反射现象C．折射现象 D．衍射现象解析：只有横波才会发生偏振现象，故A项正确．答案：A3．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不变解析：白炽灯发出的光为自然光，通过偏振片P后产生偏振光，旋转P，A 处光的强度不变，当P与Q的透振方向一致时B点光的强度最大．当P与Q的透振方向垂直时B点光的强度最小，故C项正确．答案：C4．夜晚，前灯发出的强光将迎面驶来的司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是( )A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°解析：此题要求自己车灯发出的光经对面车窗反射后仍能进入自己眼中，而对面车灯发出的光不能进入自己的眼中．若前窗的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，故A项错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼，B项错误；若前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以透射进对面车内，故C项错误，D项正确．答案：D5．在拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是( )A．减弱反射光，从而使景物的像清晰B．增强反射光，从而使景物的像清晰C．增强透射光，从而使景物的像清晰D．减弱透射光，从而使景物的像清晰解析：由于反射光的干扰，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光．答案：A6．(多选)如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)( )解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，故A、B、D三项正确．答案：ABD7．(多选)关于波动，下列说法正确的是( )A．各种波均会发生偏振现象B．用白光做单缝衍射与双缝干涉，均可看到彩色条纹C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度于声波的传播速度D．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警解析：只有横波才能发生偏振现象，A项错误；白光又是复色光，做单缝衍射和双缝干涉均能看到彩色条纹，B项正确；波在传播过程中的传播速度与介质运动速度是两回事，二者没有可比性，C项错误；在同一介质中，纵波传播速度大于横波的传播速度，D项正确．答案：BD8．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( )A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小．答案：AC9．(多选)有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有( )A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大光都是偏振光解析：只有横波才能产生偏振现象，而机械波中也有横波，当然能发生偏振，A项错误，B项正确；我们通常看到的绝大光都是偏振光，自然光不一非要通过偏振片才能变为偏振光，C项错误，D项正确．答案：BD10．如图所示是观看立体电影时放映机镜头上的偏振片和观看者所带的偏光眼镜的配置情况，其中正确的是( )解析：立体电影是利用光的偏振现象实现的．两台放映机同时放映着从不同角度同时拍摄的场景，并且放映机采用正好垂直的偏振光进行放映，观众所戴的眼镜左、右镜片的透振方向正好也相互垂直．只有透振方向与某束偏振光的偏振方向平行的镜片才能透过该束偏振光，这样，两只镜片分别只能透过这两部放映机中某一部的偏振光，则观众同时能获得两束带有不同信息的光线，在脑便能复合成立体感很强的场景．故B项正确．答案：B能力达标11.(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直．在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是( ) A．反射光束1消失B．透射光束2消失C．反射光束1和透射光束2都消失D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失解析：自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的振动方向与纸面垂直，折射光的振动方向与纸面平行，因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因垂直于纸面无光；反射光束1消失，A项正确，B，C两项错误；偏振片转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D项正确．答案：AD12. 如图所示，S为一点光，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R1、R2是值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电动势为E，内阻为r.则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为( ) A．电流表的示数变大，电压表的示数变小B．电流表的示数变大，电压表的示数变大C．电流表的示数变小，电压表的示数变大D．电流表的示数变小，电压表的示数变小解析：由题图可知偏振片Q转过90°时，几乎没有光同时透过P、Q两偏振片，则光敏电阻阻值变大，电路的总电阻变大，总电流变小，内电压变小，路端电压变大，故电压表示数变大；由于总电流变小，所以电阻R1上的分压变小，因此电阻R2上的分压变大，所以电流表的示数也变大，故B项正确．答案：B13．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光恰好发生完全偏振(反射光线与折射光线垂直)，由此可以计算出玻璃的折射率是多少？此时的入射角称为起偏角，也叫布儒斯特角，试求折射率为n的介质的布儒斯特角的通用表达式．解析：光由空气进入玻璃，光路图如图所示，根据折射律可得n＝sin θ1sin θ2，而θ1＋θ2＝90°所以n＝sin θ1sin θ2＝cot θ2由题意知θ2＝30°，n＝cot 30°＝3所求的布儒斯特角为θ1，所以由n＝sin θ1sin θ2＝tan θ1可得表达式为θ1＝arctan n答案： 3 θ1＝arctan n14．通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板，当以入射光线为轴转动偏振片时，看到的现象有何不同？解析：该题考查自然光和偏振光的区别．通过一块偏振片去观察电灯、蜡烛时，透射光的强度不随偏振片的旋转而变化．因为灯光、烛光都是自然光，沿各个方向振动的光的强度相同．因此，当偏振片旋转时，透射出来的光波的振动方向虽然改变了(肉眼对此不能感觉到)，但光的强弱没有改变．月亮、黑板反射的光是偏振光，它们通过偏振片透射过来的光线的强弱会随偏振片的旋转发生周期性的变化．答案：见解析。
偏振光的产生与检验.
偏振光的产生与检验摘要一直以来我们都知道光是一种波,波有纵波横波之分，但是一度时期对光波是纵波还是横波的定性找不到有力的证据。
自从马吕斯发现了光的偏振现象以后，人们可以直观的发现光的振动方向与光的传播方向成90度角，即光波是横波。
这也是符合光的电磁理论的。
本文通过分类、图像和实验的方法分析验证光的偏振现象。
以便加深对光的理解与认识，为日后对光的应用的研究做准备。
关键词波片；偏振片；线偏振光；椭圆偏振光；圆偏振光目录0引言 .................................................................................................................................... 2 1. 波片 . (2)1.1 41波片的作用 (4)2. 偏振光的种类 (5)2.1 线偏振光 (8)2.1.1线偏振光的产生 ............................................................................................ 8 2.1.2线偏振光的检验 ............................................................................................ 9 2.2 椭圆偏振光 (9)2.2.1椭圆偏振光的产生 ........................................................................................ 9 2.2.2椭圆偏振光的检验 ...................................................................................... 11 2.3圆偏振光 (12)2.3.1圆偏振光的产生 .......................................................................................... 12 2.3.2圆偏振光的检验 (12)参考文献 ............................................................................................................................. 14 致谢 . (14)0引言自马吕斯发现了光的偏振现象，推翻了当时人们对传播光波的媒介的假设，解除了很多人所受原有思想的限制。
偏振光的产生和检测
偏振光的产生和检测偏振光是一种只在特定平面内振动的光波。
与非偏振光不同，非偏振光在所有方向上的振动幅度都相同。
偏振光在自然界中广泛存在，例如太阳光就是一种偏振光，自然界中的大部分生物都依赖偏振光进行导航。
此外，偏振光在现代科技领域也有着广泛的应用，如液晶显示、光纤通信等。
一、偏振光的产生1. 自然光的光源自然光是由太阳或其他恒星产生的。
由于太阳或恒星发出的光经过大气层时会受到气流、温度等影响，使得光发生折射和散射，从而使得光波在不同方向上具有不同的相位，进而在各个方向上振动幅度不同，形成自然光。
2. 偏振光的生成方法（1）线性偏振光线性偏振光可以通过偏振器生成。
偏振器是一种能够让光波在特定平面内通过，而在其他平面内则被阻挡的装置。
当自然光通过偏振器时，只有振动方向与偏振器的透振方向平行的光波可以通过，从而得到线性偏振光。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光可以通过特殊的装置生成，如线偏振光通过半波片和四分之一波片的组合。
当线偏振光的振动方向与四分之一波片的快轴方向成45度角时，通过四分之一波片后的光波将变为圆偏振光。
椭圆偏振光可以通过改变四分之一波片和半波片之间的夹角来获得。
二、偏振光的检测1. 偏振光检测的原理偏振光的检测主要是利用偏振片对光波的振动方向的筛选作用。
当偏振片的透振方向与光波的振动方向平行时，光波可以通过偏振片；当偏振片的透振方向与光波的振动方向垂直时，光波则被阻挡。
通过观察光波通过偏振片前后的强度变化，可以判断光波的偏振状态。
2. 偏振光检测的方法（1）线偏振光检测线偏振光可以通过偏振片进行检测。
当线偏振光通过偏振片时，如果光波的振动方向与偏振片的透振方向平行，则光波可以通过；如果光波的振动方向与偏振片的透振方向垂直，则光波被阻挡。
通过改变偏振片的透振方向，可以观察到光强的变化，从而判断光波的偏振方向。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光检测圆偏振光和椭圆偏振光的检测需要使用特殊的偏振片组合，如半波片和四分之一波片。
偏振光的产生和检验
——1122110123 高仕亿
1
总体思路
1
偏振光的种类及其特性
2
获得线偏振光的方法
3
偏振光的检验
4
偏振光在生活中的一些应用
2
偏振光的种类及其特性
1
3
种类
线偏振光
完全偏振光 偏振光 部分偏振光 椭圆偏振光 圆偏振光
4
特性
线偏振光：光矢量端点的轨迹为直线，即光矢 量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位 变化、方向不变。 椭圆偏振光：光矢量端点的轨迹为一椭圆，即 光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律 的变化。 圆偏振光：光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢 量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规 律地变化。
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获得偏振光的方法
2
6
根据物理光学课程所学设计
7
根据物理光学课程所学设计
2.由折射产生线偏振光：
示意图： 方法与第一个类似，只是把 许多玻璃片相互平行地叠在一起,构成一玻璃片 堆，经多次反射可使最后透射出来的几乎为线偏 振光。
8
根据物理光学课程所学设计
3.由二向色性获得线偏振光
示意图： 有些晶体对传输光中两个相 互垂直的振动分量具有选择吸收的性能。如电气 石能强烈吸收o光而很少吸收e光。因此自然光通 过二向色晶体后,出射光是线偏振光。
偏振光的检验
3
13
1.线偏振光的检验 待测光 光强不 变化 光强 变化
自然光 圆偏振光 消光 不消光 线偏振光 椭圆偏振光
旋转偏振片
2.自然光与圆偏振光的检验： 光强不 变化 待测光
¼ 波片 旋转偏振片 光强变化 且消光
部分偏振光 自然光 圆偏振光
偏振光的产生与检测
【实验目的】（1）通过观看光的偏振现象，加深对光波传播规律的熟悉；（2）把握偏振光的产生和查验方式；（3）观测圆偏振光和椭圆偏振光.【实验装置】光具座、激光器、白光源、光功率计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、带小孔光屏【实验原理】1.偏振光的概念光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E与磁矢量H彼此垂直,且E和H均垂直于光的传播方向，如图3-12-1所示，故光波是横波.实验证明光效应要紧由电场引发，因此电矢量E的方向定为光的振动方向.图3-12-1光传播与振动示用意自然光源（如日光，各类照明灯等）发射的光是由组成那个光源的大量分子或原子发出的光波的合成.这些分子或原子的热运动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出此刻各个方向的概率相等，如此的光叫做自然光.但是自然光通过媒质的反射、折射或吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部份偏振光.若是光振动始终被限制在某一确信的平面内，那么称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光.偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的，称为圆偏振光，是一椭圆的那么称为椭圆偏振光.2.取得线偏振光的方式（1）反射式起偏器（或透射式起偏器）当自然光在两种介质的界面上反射或折射时，反射光和折射光都将成为部份偏振光.慢慢增大入射角，当达到某一特定值时，反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面，如图3-12-2起偏角(亦称布儒斯持角).图3-12-2反射起偏光路图由布儒斯特定律可得120tan n n i = （3-12-1）例如当光由空气射向n 的玻璃平面时，0057i =.假设入射光以起偏角0i 射到玻璃面上，那么反射光为全偏振光，面折射光不是全偏振光，但这时它的偏振化程度最高.如使自然光以起偏角0i 入射并透过量层玻璃(称玻璃片堆)．那么透射出来的光也将接近于全偏振光，它的振动面与入射面平行.（2）晶体起偏器利用某些晶体的双折射现象，也可取得全偏振光，如尼科尔棱镜等. （3）偏振片（分子型薄膜偏振片）聚乙烯醇胶膜内部含有刷状结构的链状分子，在胶膜被拉伸时，这些链状分子被拉直并平行排列在拉伸方向上.由于吸收作用，拉伸过的薄膜只许诺振动取向平行于分子排列方向(此方向称为偏振片的偏振轴)的光通过.利用它可取得线偏振光.偏振片是一种经常使用的“起偏”元件，用它可取得截面积较大的偏振光束．而且出射偏振光的偏振化程度可达98％.辨别光的偏振状态的进程称为检偏，它所用的装置称为检偏器.事实上，起偏器和检偏器是通用的，用于起偏的偏振片称为起偏器，把它用于检偏，就成为检偏器了.依照马吕斯定律，强度为0I 的线偏振光，通过检偏器后．透射光的强度为：θ20cos I I = （3-12-2）式中θ为入射光偏振方向与检偏器偏振轴之间的夹角.显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度将会发生周期性转变.当θ＝0°时，透射光强度最大（如图3-12-3（a ）所示）；当θ＝90°时，透射光强度为极小(消光状态（如图3-12-3（b ）所示)，接近于全暗；当0°＜θ＜90°时，透射光强度介于最大和最小之间.因此，依照透射光强度转变情形，能够区别线偏振光、自然光和部份偏振光.图3-12-3表示自然光通过起偏器和检偏器的转变情形.图3-12-3自然光通过起偏器和偏振器的情形本实验是利用偏振片（起偏器和检偏器）观看偏振光的偏振情形. 3.波片的偏光作用波片也称相位延迟片，是由晶体制成的厚度均匀的薄片，其光轴与薄片表面平行，它能使晶片内的o 光和e 光通过晶片后产生附加相位差.依照薄片的厚度不同，能够分为1/2波长片，1/4波长片等，所用的1/二、1/4波长片皆是对钠光而言的.当线偏振光垂直射到厚度为L ，表面平行于自身光轴的单轴晶片时，那么寻常光（o 光）和超级光（e 光）沿同一方眼前进，但传播的速度不同.这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差ϕ为：()o e 2πn n L ϕλ=-（3-12-3）其中，λ为入射偏振光在真空中的波长，0n 和e n 别离为晶片对o 光e 光的折射率，L 为晶片的厚度.咱们明白，两个相互垂直的，同频率且有固定相位差的简谐振动，可用以下方程表示（通过晶片后o 光和e 光的振动）：()e o sin sin X A tY A t ωωϕ=⎧⎪⎨=+⎪⎩从两式中消去t ，经三角运算后取得全振动的方程式为：222222cos sin e o e oX Y XY A A A A ϕϕ++= （3-12-4）由式（3-12-4）可知：①当πϕk =（k =0，1，2，……）时，为线偏振光； ②当()π212K ϕ=+（k =0，1，2，……）时，为正椭圆偏振光，在A o = A e 时，为圆偏振光；③当ϕ为其他值时，为椭圆偏振光.在某一波长的线偏振光垂直入射于晶片的情形下，能使o 光和e 光产生相位差πϕ)12(+=K （相当于光程差为λ/2的奇数倍）的晶片，称为对应于该单色光的二分之一波片（λ/2波片），与此相似，能使o 光和e 光产生相位()π212K ϕ=+（相当于光程差为λ/4的奇数倍）的晶片，称为四分之一波片（λ/4波片）.本实验中所用波片（λ/4）是对6328A （H e -N e 激光）而言的.如图3-12-4所示，当振幅为A 的线偏振光垂直入射到λ/4波片上，其振动方向与波片光轴成θ角时，由于o 光和e 光（通过波晶片后）的振幅别离为A sin θ和A cos θ，因此通过λ/4波片后合成的偏振状态也随角度θ的转变而不同.① 当θ=0°时，取得振动方向平行于光轴的线偏振光； ② 当2/πθ=时，取得振动方向垂直于光轴的线偏振光； ② 当4/πθ=时，同时A e = A o 取得圆偏振光； ③ 当θ为其他值时，通过λ/4波片后为椭圆偏振光.图3-12-43．椭圆偏振光的测量椭圆偏振光的测量包括长、短轴之比及长、短轴方位的测定.如图3-29所示，当检偏器方位与椭圆长轴的夹角为ϕ时，那么透射光强为：222212cos sin I A A ϕϕ=+ （3-12-5）图3-12-5当ϕ=πK 时21max A I I == （3-12-6）当()π212K ϕ=+时 22min A I I == （3-12-7）那么椭圆长短轴之比为minmax21I I A A = （3-12-8）椭圆长轴的方位即为max I 的方位. 【实验内容和步骤】1．起偏与检偏辨别自然光与偏振光（1）如图3-12-6所示，在光源至光屏的光路上插入起偏器P 1，旋转P 1，观看光屏上光斑强度的转变情形；图3-12-6（2）在起偏器P 1后面再插入检偏器P 2，固定P 1方位，旋转P 2，旋转360°，观看光屏上光斑强度的转变情形，并将光屏上最强和最弱时的对应旋转角度记录到表3-12-1中；（3）以光功率计代替光屏接收P 2出射的光束，旋转P 2，每转过10°记录一次相应的光功率值，共转180°，将相应的实验数据记录到表3-12-2中，且利用实验数据在座标纸上作出I ～cos 2θ关系曲线，看其是不是与马吕斯定律相一致.2. 观测椭圆偏振光和圆偏振光参照图3-12-3（b ）所示,先使起偏器P 1和检偏器P 2偏振轴垂直（即检偏器P 2后的光屏上处于消光状态），在起偏器P 1和检偏器P 2之间插入λ/4波片（如图3-12-6），转动波片使P 2后的光屏上仍处于消光状态（使λ/4波片光轴与起偏器P 1透光轴方向平行）.用光功率计取代光屏.（2）将起偏器P 1转过20°，调剂光功率计的位置尽可能使得P 2透射出的偏振光全数进入光功率计的同意范围.转动检偏器P 2找出功率最大的位置，并记下相应光功率值.重复测量3次，求平均值.（3）转动P 1，使P 1的光轴与λ/4波片的光轴的夹角依次为30°、45°、60°、75°、90°值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P 2转动一周，观看从P 2透出光的强度转变. 【注意事项】（1）实验中各元件不能用手摸，实验完毕后按规定位置放置好； （2）不要让激光束直接照射或反射到人眼内. 【实验数据和结果处置】表3-12-1此依照表3-12-2所得数据即可用来验证马吕斯定律θ20cos I I =.【试探与讨论题】（1）如何应用光的偏振现象说明光的横波特性？如何区别自然光和偏振光？ （2）玻璃平板在布儒斯特角的位置上时，反射光束是什么偏振光？它的振动是在平行于入射面内仍是在垂直于入射面内？（3）/4λ波片与P 1的夹角为何值时产生圆偏振光？什么缘故？（4）两片偏振片用支架安置于光具座上，正交后消光，一片不动，另一片的2个表面旋转180°，会有什么现象？如有出射光，是什么缘故？（5）2片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？如何说明？ （6）波片的厚度与光源的波长什么关系？【附录】光学实验中经常使用光源—电光源.常见的有热辐射光源和气体放电光源及激光光源3类. 1．热辐射光源经常使用的热辐射光源是白炽灯.一般灯泡确实是白炽灯，可作白色光源，应按仪器要求和灯泡上指定的电压利用，如光具座、分光计、读数显微镜等.2．气体放电光源实验室经常使用的钠灯和汞灯（又称水银灯）可作为单色光源，它们的工作原理都是以金属Na 或Hg 蒸汽在强电场中发生的游离放电现象为基础的弧光放电灯.在220V额定电压下，低压钠灯发出波长为589.0nm和589.6nm的两种单色黄光最强，可达85%，而其他几种波长为818.0nm和819.1nm等的光仅有15%.因此，在一样应历时取589.0nm和589.6nm的平均值589.3nm作为钠光灯的波长值.汞灯可按其气压的高低，分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯.低压汞灯最为经常使用，其电源电压与管端工作电压别离为220V和20V，正常点燃时发出青紫色光，其中要紧包括7种可见的单色光，它们的波长别离是612.35nm（红）、7nm（绿）、491.60nm（蓝绿）、435.84nm（蓝紫）、404.66nm（紫）.利用钠灯和汞灯时，灯管必需与必然规格的镇流器（限流器）串联后才能接到电源上去，以稳固工作电流.钠灯和汞灯点燃后一样要预热3～4分钟才能正常工作，熄灭后也需冷却3～4分钟后，方可从头开启.3．激光光源激光是20世纪60年代诞生的新光源.激光（Laser）是“受激辐射光放大”的简称.它具有发光强度大、方向性好、单色性强和相干性好等优势.激光器是产生激光的装置，它的种类很多，如氦氖激光器、氩离子激光器、二氧化碳激光器、红宝石激光器等.实验室中经常使用的激光器是氦氖（H e-N e）激光器.它由激光工作的氦氖混合气体、鼓励装置和光学谐振腔3部份组成.氦氖激光器发出的光波波长为632.8nm，输出功率在几毫瓦到十几毫瓦之间，多数氦氖激光管的管长为200～300mm，两头所加高压是由倍压整流或开关电源产生，电压高达1500～8000V，操作时应严防触摸，以避免造成触电事故.由于激光束输出的能量集中，强度较高，利历时应注意切勿迎着激光束直接用眼睛观看.目前，气体放电灯的供电电源普遍采纳电子整流器，这种整流器内部由开关电源电路组成，具有耗电小、利用方便等优势.光学实验中，常把光束扩大或产生点光源以知足具体的实验要求，图3-31和图3-32表示两种扩束的方式，它们别离提供球面光波和平面光波.图3-12-7 图3-12-8。
偏振光的产生及检验2
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五、思考题
1、通过起偏和检偏的观测，你应当怎样判别自然光 和偏振光？ 2、玻璃平板在布儒斯特角的位置上时，反射光束是 什么偏振光？它的振动是在平行于入射面内还是 在垂直于入射面内？ 3、当 / 4 波片与P1的夹角为何值时产生圆偏振光？ 为什么？
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三、实验内容
（三）观测椭圆偏振光和圆偏振光
1、先使起偏器P1和检偏器P2的偏振轴垂直（即检偏器P2后的 光屏上处于消光状态），在起偏器P1和检偏器P2之间插入 / 4 波片，转动波片使P2后的光屏上仍处于消光状态。用 硅光电池及光点检流计组成的光电转换器取代光屏。 2、将起偏角P1转过200，调节硅光电池使透过光全部进入硅光 电池的接收孔内，转动检偏器P2找出最大光电流的位置， 并记下光电流的数值，重复测量三次，求平均值。 3、转动P1使P1的光轴与 / 4 波片的光轴的夹角依次为300、450、 600、750、900值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P2 转动一周，观察从P2透出光的强度变化，并记录每个角度 时的最大电流值和最小电流值，表格自拟。
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三、实验内容
（四）考察平面偏振光通过1/2波片时 的现象
1、按图在光具座上依次放置各元件， 使起偏器P的振动面为垂直，检偏器A的振动 面为水平（此时应观察到消光现象）。 2、在P、A之间插入1/2波片C，将C转动3600， 能看到几次消光？解释这现象。 3、将C转任意角度，这时消光现象被破坏，把 A转动3600，观察到什么现象？由此说明通过 1/2波长片后，光变为怎样的偏振状态？
偏振光的产生和检验
光学实验期末小论文学院：物理与电子科学学院班级：2013 级物理二班学号:2010921204姓名：陈杰偏振光的产生和检验一.摘要：光的偏振是指光的振动方向与光的传播方向的不对称性.偏振现象是证明光为横波的最有力的证据，在科学上具有极其重要的意义。
它不但丰富了光的波动说的内容,而且具有重要的应用价值。
自然光是各方向的振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上,则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动.起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振状态的器件。
二。
关键词：He—Ne激光器，光具座，光靶，光学测角台，偏振片,波片，白屏，CD盒. 自然光。
Natural light is the direction of the amplitude of the same light，for natural light，its direction of vibration in the vertical plane in the direction of propagation of light advisable all possible direction, not a direction advantage. If all the direction of light vibration are decomposed to two perpendicular directions，then in the two directions of vibration amplitude and energy are equal。
The line is in perpendicular to the direction of propagation of plane polarized light, the light vector only along a fixed direction vibration。
直线偏振光与旋光现象的产生与检测
直线偏振光与旋光现象的产生与检测光是一种电磁波，可以传播的方式有很多，其中包括直线偏振光和旋光光。
这两种光的产生和检测在光学领域有着重要的应用。
本文将介绍直线偏振光和旋光现象的产生原理以及相关的检测方法。
直线偏振光是指光波中电场矢量的方向恒定的光。
直线偏振光的产生可以通过偏振片实现。
偏振片是一种具备吸收或转换特定方向只有一种电场分量的光的材料，它可以让沿着特定方向振动的光通过而吸收其他方向的光。
常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。
线性偏振片是将非偏振光转变为直线偏振光的重要光学器件之一。
它的工作原理是通过吸收或转换垂直于特定方向的电场分量，使得只有沿着特定方向振动的电场分量通过。
线性偏振片的特定方向也称为透光轴，对于光学器件的透光方向起着重要作用。
圆偏振片是一种将非偏振光转变为旋光光的装置。
圆偏振片能够使得光波中的电场矢量绕着传播方向进行旋转。
旋光光是通过将线性偏振光通过一定的介质或通过光的弹性介质的影响而产生的。
圆偏振片在光电领域有着广泛的应用，例如在光学通信中用于光的捕捉和分析。
除了直线偏振光，旋光现象也是光学领域值得关注的一个现象。
旋光是光波传播过程中电矢量方向沿光传播方向产生旋转的现象。
旋光现象通常与手性分子、螺旋结构或磁性物质相关联。
旋光现象有着重要的应用，例如在化学分析和材料研究中用于研究物质的分子结构和性质等。
对于直线偏振光和旋光的检测，光栅耦合是一种常见的方法。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，可以将电矢量方向恒定的光波转换为具有一定波长范围内的多个衍射光波。
通过测量这些衍射光波的幅值和相位差，可以获得光波的偏振态和旋光性质等信息。
除了光栅耦合，还有许多其他的方法可以检测直线偏振光和旋光现象。
例如，偏振片、偏光分束器、光捕捉器等都可以用于检测光的偏振状态和旋光性质。
这些检测方法在光学仪器、材料研究和生化分析等领域都有广泛的应用。
总之，直线偏振光和旋光现象在光学领域具有重要的意义。
13-10偏振光的获得和检测
出射偏振方向在ACNM平面内的偏振光. 平面内二向色性晶体 二向色性晶体也具有各向异性,双折射的特点, 二向色性晶体也具有各向异性,双折射的特点,同 时有选择吸收的性能.例如, 时有选择吸收的性能.例如,电气石对o 光的吸收 能力特别强,结果就只剩下e 光穿出晶体. 能力特别强,结果就只剩下 光穿出晶体. 4. 波片 波晶片或相位延迟片 波片(波晶片或相位延迟片 波晶片或相位延迟片)
马吕斯定律将一束强度为i的线偏振光射到偏振片上如果振动方向与偏振片的透振方向的夹角为则透射光强为椭圆偏振光和圆偏振光的检测无法用偏振片鉴别只能利用14波片根据消光现象辨认
§13-10 偏振光的获得和检测
一,偏振光的获得 1. 布儒斯特定律 的介质, 光从折射率为 n1 的介质射向折射率为 n2 的介质, 满足: 当入射角 i 等于某一定值 i0 满足: tani = n2 = n
tani0 =
n 1
∴ n = tan i0 = tan58.0 = 1.60
在水中的布儒斯特角为
1.60 ′ i0 = arctan = 50.3 1.33
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光强为I 例2:光强为 0的自然光连续通过两个偏振片后,光强 光强为 的自然光连续通过两个偏振片后, 变为I 变为 0 / 4,求这两个偏振片的透振方向之间的夹角. ,求这两个偏振片的透振方向之间的夹角. 根据马吕斯定律, 解: 根据马吕斯定律,有
1 2 I = I0 cos θ 2 代入上式, 将I = I0 / 4,代入上式,得
1 1 I 0 = I 0 cos 2 θ , 4 2
2 cos θ = ± , 2
1 I0 2
θ
1 I0 4
∴ = ±45 θ
或±135
8
椭圆偏振光的产生及检测
椭圆偏振光的产生及检测03级物理系 黄柳容 指导老师：江俊勤摘要 椭圆偏振光是两列频率相同，振动方向互相垂直，且沿同一方向传播的线偏振光的合成。
其电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆。
要获得一般的椭圆偏振光，只需令自然光连续通过一个起偏器和一个波晶片。
而要对其进行检测则需要根据形成椭圆偏振光的不同来设计不同的检验方案。
关键词 椭圆偏振光 相位差 1/4波片 检偏器 起偏器 透射光强1 引言光的偏振是大学物理教学中的一个重点和难点。
本文只选取了椭圆偏振光这一部分内容，详细的讲述了它的成因、各种偏振形态，并根据形成椭圆偏振光的方法不同，详细的叙述了三种情况下的检验方法。
从而使学生对椭圆偏振光有更深层次的了解。
2 椭圆偏振光的产生椭圆偏振光是两列频率相同，振动方向互相垂直，且沿同一方向传播的线偏振光的合成。
其电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆。
要获得一般的椭圆偏振光，只需令自然光连续通过一个起偏器和一个波晶片。
起偏器将自然光变为线偏振光，波晶片将线偏振光分解为o 光和e 光，由于它们在晶体内的传播速度不同，产生了一定的相位差δ，射出晶片后，o 光和e 光合成在一起便得到椭圆偏振光。
把射出晶片的两个分量写成x E =x A cos ωty E =y A cos(ωt+δ) （1）由（1）式有：xx E A sin(ωt+δ) - y y E A sin ωt=sin δ (2) xx E A cos(ωt+δ) - y yE A cos ωt=0 (3) (2)、(3)式平方后相加得22x x E A +22yyE A -2x x E A y y E A cos δ=2sin δ (4)这是个一般椭圆方程。
它与x E =±x A y E =±y A 为界的矩形框相内切。
如图[2]1图1此外，任意一个场点电矢量的端点沿椭圆运动的方向与相位差δ有关。
如图2表示各种形态的椭圆，图上横坐标是x 轴，纵坐标是y 轴，图上所注δ表示的y E 振动超前于 x E 的相位(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i)图2当沿着光的传播方向观察时，若一个场点的电矢量端点描出的椭圆沿顺时针方向旋转，称之为右旋．．椭圆偏振光．．．．．。
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北京师范大学物理实验教学中心基础物理实验预习思考题
【实验题目】偏振光的产生与检测
1.光的偏振现象揭示了光波的什么性质？列举几个偏振光的应用？
答：光的偏振揭示了光的波动性。
应用：1. 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，在拍摄时加用偏振镜，借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。
2. 使用偏振镜看立体电影。
3. 汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼。
4、生物的生理机能与偏振光。
沙漠中有一种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。
：
2.光有几种宏观偏振态？自然界中的光都是“自然光”吗？
答:光的宏观偏振态主要有五种，线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光，而线偏振光和圆偏振光又可认为是椭圆偏振光的特例。
自然界中的光不都是“自然光”。
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）。
自然光源一般情况下认为是非偏振光，自然光源一般情况下认为是非偏振光，但是经过水面反射和折射过后没，就能产生偏振光。
3.列举几种由自然光产生线偏振光的方法。
1、在透明媒质界面上的折射和反射。
让自然光以偏化角入射在二种不同透明媒质的界
面时，可得完全偏振的反射光与部分偏振的透射光。
2、通过双折射晶体，如尼科耳棱镜
3、通过双色性（又名二向色性）晶体，如偏振片。
4.写出偏振光马吕斯定律的光强公式。
答：强度为Io的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度(不考虑吸收)为I=Io(cosa)^2 式中α是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角。
5.如何由实验判断两偏振片达到正交？
用光垂直照射一个偏振片并固定，把另一个放在后面，转动后一个偏振片观察没有光透过时两偏振片就正交了。
此时看到的透射光最暗，再继续旋转检偏振片，则逐渐变亮，说明该方向达到正交。
成绩（满分20 分）：。