213 光的偏振(一)

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【教案】光的偏振+激光+教案-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

4.6光的偏振激光〖教材分析〗本节完整的解释了光是横波，阐述了光的偏振现象，以及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。

偏振现象对于学生来说不好理解，所以教材先从绳波会发生偏振入手，再通过类比去介绍光的偏振。

在教学中，重点介绍我国在激光领域的成果。

〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道光的偏振现象和光是一种横波。

科学思维∶通过比较偏振光和自然光的区别，能运用偏振光的知识看待生活中的光学现象。

科学探究：通过观察光的偏振现象，理解光波的是不一样的横波，有着不同的偏振方向，这一特性。

科学态度与责任∶知道我国在激光领域的先进成果，培养民族自豪感。

〖教学重难点〗教学重点：光的偏振现象及其应用。

教学难点：偏振光的理解。

〖教学准备〗弹簧、激光笔等。

〖教学过程〗一、新课引入在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。

这是为什么？二、新课教学（一）偏振我们已经知道质点的振动方向和波的传播方向垂直的波是横波。

质点的振动方向和波的传播方向平行的是纵波。

光波的振动情况是不可见的，那么光的波动情况，只能通过其他方式来证明。

窄缝原理：以绳波为例，让绳子穿过一个窄缝，如果绳波的方向与窄缝相同，绳波就可以穿过窄缝继续传播。

如果绳波的方向与窄缝垂直，绳波的振动就会带窄缝阻挡，无法穿过窄缝。

明确两个概念：偏振现象：传播方向相同，振动方向也可能不同。

偏振方向：横波的振动方向。

例如，一列沿水平方向传播的横波，既可能沿上下方向振动，也可能沿左右方向振动，还可能沿其他“斜”的方向振动。

而纵波则不同，以声波为例，在声源后放置两条窄缝，无论怎样调节窄缝的方向，剩余的强度都没有变化。

再比如弹簧形成的纵波，它也可以穿过相互垂直的两窄缝。

以上例子说明，纵波一定能够通过窄缝，横波不一定。

那就可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。

（二）光的偏振思考：光的干涉和衍射现象都说明光是一种波。

波又分为横波和纵波，光究竟是横波还是纵波呢？可以用窄缝原理来检测光波是横波还是纵波。

大学物理下第十五章光的偏振 1

I max I min
1 I 0 + I' =2 = 2 1 I0 2
(1)检验光束的 ) 偏振性 (2)可以改变光 ) 束的偏振化方向
I0 =2 I'
3,布儒斯特定律 , 光反射与折射时的偏振
n1 n2
玻璃
i i
γ
部分偏振光反射光部分偏振光 , 垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动 . 部分偏振光偏振光, 折射光部分偏振光, 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 .
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大部分光将透过玻璃. 入射光强度的
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
例3(P269 15-5) 讨论下列光线的反射和折射(起偏角i 讨论下列光线的反射和折射(起偏角 0 )
i0
i0
i0
102 A 102 102
光轴
78
78 78
B 光轴
用惠更斯原理解释光的双折射现象 1)O 光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面.即 ) 在晶体内任意点所引起的波阵面是球面. 具有各向同性的传播速率. 具有各向同性的传播速率. 2)e 光在晶体内任意点所引起的波阵面是绕光轴的 ) 旋转椭球面.沿光轴方向与O光具有相同的速率. 旋转椭球面.沿光轴方向与光具有相同的速率.
方解石晶体
i
n
玻璃
γ
恒量
动光学光学波动
CaCO3
sin i =n= sin γ
寻常光线( 寻常光线(o光)(ordinary rays) 服从折射定律的光线
n1 sin i = n 2 sin γ n 2 ≠ 常量

光的偏振实验报告-互联网类

光的偏振实验报告－互联网类关键信息项：1、实验目的2、实验原理3、实验仪器4、实验步骤5、实验数据及处理6、实验误差分析7、实验结论1、实验目的11 深入理解光的偏振现象及其特性。

12 掌握偏振片的工作原理和使用方法。

13 学会测量偏振光的相关参数，如偏振度、偏振方向等。

14 探究光的偏振在互联网通信中的应用。

2、实验原理21 光的偏振态211 自然光：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量的振动方向在各个方向上是均匀分布的。

212 线偏振光：光矢量只在一个固定的方向上振动。

213 部分偏振光：光矢量在某一方向上的振动较强，而在与之垂直的方向上振动较弱。

22 偏振片221 偏振片是一种只允许某一方向振动的光通过的光学元件。

222 其透振方向表示允许光通过的振动方向。

23 马吕斯定律231 当一束线偏振光通过一个偏振片时，其强度 I 与入射光强度 I₀之间的关系满足马吕斯定律：I ＝ I₀cos²θ，其中θ为入射光偏振方向与偏振片透振方向的夹角。

3、实验仪器31 光源（如激光）32 两个偏振片33 光功率计34 旋转台4、实验步骤41 搭建实验装置411 将光源固定在合适位置，使其发射的光能够水平传播。

412 在光源后依次放置第一个偏振片和第二个偏振片，并将它们安装在旋转台上，以便能够独立旋转。

413 将光功率计放置在第二个偏振片后，用于测量光的强度。

42 测量自然光的强度421 旋转第一个偏振片，使其透振方向任意。

422 记录光功率计的读数，作为自然光的强度 I₀。

43 测量线偏振光的强度431 旋转第一个偏振片，使其透振方向确定。

432 旋转第二个偏振片，从 0°到 360°，每隔一定角度（如 10°）记录光功率计的读数 I。

44 改变第一个偏振片的透振方向，重复步骤 43。

5、实验数据及处理51 以第二个偏振片的旋转角度θ为横坐标，光强度 I 为纵坐标，绘制曲线。

(一)光的偏振

单元八（一）光的偏振一、选择、填空题1. 马吕斯定律的数学表达式为α20cos I I =。

式中I 为通过检偏器的透射光的强度，I 0为入射线偏振光的强度；α为入射光矢量的振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。

2. 两个偏振片堆叠在一起，偏振化方向相互垂直，若一束强度为I 0的线偏振光入射，其光矢量振动方向与第一偏振片偏振化方向夹角为4π，则穿过第一偏振片后的光强为0I 21，穿过两个偏振片后的光强为0。

3. 光强为I 0的自然光依次通过两个偏振片1P 和2P ，1P 和2P 的偏振化方向的夹角,30.=α则透射偏振光的强度I是：【 E 】8I3)E (;8I )D (;2I 3)C (;4I 3)B (;4I)A (000004. 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片1P 和2P ，1P 和2P 的偏振化方向与原入射光光矢振动方向的夹角分别是90and α，则通过这两个偏振片后的光强I 是：【 C 】()αααα20202020cos I E ;sin I 41)D ();2(sin I 41)C (;0)B (;cos I 21)A (5. 当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射时，若反射光为完全偏振光，则折射光为部分偏振光，且反射光线和折射光线之间的夹角为π21。

反射光的光矢量振动方向垂直于入射面。

6. 一束自然光自空气射向一块平玻璃（如图），设入射角等于布儒斯特角i 0，则在界面2的反射光是：【 B 】(A) 自然光；(B) 完全偏振光且光矢量振动方向垂直于入射面； (C) 完全偏振光且光矢量振动方向平行于入射面； (D) 部分偏振光。

)6(选择填空题)8(选择填空题)1(计算题)2(计算题7. 一束平行的自然光，以60角入射到平玻璃表面上，若反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是︒30；玻璃的折射率为3。

8. ABCD 为一块方解石的一个截面，AB 为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线，光轴方向在纸面内且与AB 成一锐角θ，如图所示，一束平行的单色自然光垂直于AB 端面入射，在方解石内折射光分解为o光和e 光，o光和e光的：【 C 】(A) 传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直；(B) 传播方向相同，电场强度的振动方向不互相垂直； (C) 传播方向不同，电场强度的振动方向互相垂直；(D) 传播方向不同，电场强度的振动方向不互相垂直。

第15章光的偏振 - 1

电磁波是横波：光矢量振动方向与光传播方向垂直。横波
纵波 u
x u
x
E
对传播方向不对称
对传播方向对称
横波有偏振现象，纵波无偏振问题机械横波与纵波的区别
二、光的偏振态
自然光光偏振光
线（平面）偏振光 ② 完全偏振光椭圆偏振光 ④ 圆偏振光 ⑤
①
部分偏振光 ③
1、自然光：普通光源发光，包含各个方向的光矢量；
每个光波列：横波——偏振光
一束光：由于光振动方向的随机性，统计结果显示，各种取向的光矢量振幅相等。光矢量对传播方向均匀对称分布——非偏振
正交分解
Ix=Iy=I0/2
I0
符号表示
自然光以两互相垂直的互为独立的（无确定的相位关系）振幅相等的光振动表示，并各具有一半

1 tan n玻
i0
折射光：近似线偏振光(∥) (垂直振动成分一次次被反
射掉)
应用：利用偏振片过滤镜面反射光
反射光为部分偏振光或者完全线偏振光
加偏振片消除了反射光的干扰
未使用偏振片
使用偏振片照相机与镜面成任意角度
使用偏振片照相机与镜面成布儒斯特角
试比较起偏角与全反射临界角条件关系式现象
I0
P1
I1 P2
偏振光
I2
偏振光
2、自然光通
过偏振片后变为线偏振光，称为起偏
自然光起偏
检偏 3、利用偏振片检验光线的偏振化程度，称为检偏
I0
I0/2
I0/2
光强最强
光强最弱
I0
I0/2
——消光
自然光通过旋转的检偏器，光强不变。
线偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化，有消光现象

大学物理光的偏振[试题]

练习二十一光的偏振一、选择题1、两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。

当其中一偏振片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为 [ C ]() 光强单调增加； (B) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零(C) 光强先增加，后又减小至零； (D) 光强先增加，后减小，再增加。

2、两偏振片组成起偏器及检偏器，当它们的偏振化方向成60o 时观察一个强度为I 0的自然光光源；所得的光强是 [ B ]（）I 0/2 ; (B) I 0/8; (C) I 0/6; (D)3 I 0/4.3、光强为I 0自然光垂直照射到两块互相重叠的偏振片上，观察到的光强为零时，两块偏振片的偏振化方向成 [ D ]() 30°； (B) 45°； (C) 60°； (D) 90°。

4、自然光垂直照射到两块互相重叠的偏振片上，如果透射光强为入射光强的一半，两偏振片的偏振化方向间的夹角为多少？如果透射光强为最大透射光强的一半，则两偏振片的偏振化方向间的夹角又为多少？ [ D ]() 45°, 45° ; (B) 45°, 0° ; (C) 0°, 30° ; (D) 0°, 45°。

5、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且两偏振片的振偏化方向成60°角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强I 为 [ B ]()420I ； (B) 08I ； (C) 20I ； (D) 20I 。

7、自然光以60o 的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则折射光为[ D ]、完全偏振光且折射角是300B、部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为1.732的介质时，折射角为300C、部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射；D、部分偏振光且折射角是3008、自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是[ C ]() 在入射面内振动的完全偏振光(B) 平行于入射面的振动占优势的部分偏振光(C) 垂直于入射振动的完全偏振光(D) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光9、一束光强为I0自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强I = I0/8,已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是[ B ]（Ａ）30°（Ｂ）45°（Ｃ）60°（Ｄ）90°二、填空题1、检验自然光、线偏振光和部分偏振光时，使被检验光入射到偏振片上，然后旋转偏振片。

高中物理人教必修一(教案)光的偏振激光

光的偏振激光【教学目标】1．通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。

2．了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。

3．了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。

4．了解激光的特点及激光的应用。

【教学重难点】1．通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。

2．知道光是横波及偏振在生产生活中的一些应用。

3．了解激光的特点及激光的应用。

【教学过程】一、复习提问、新课导入（复习横波和纵波的概念）师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波，振动方向和传播方向一致的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。

师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波究竟是横波还是纵波呢？这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。

二、新课教学（一）偏振师：我们先通过一个实验来看看怎么判断一种波是横波还是纵波。

【演示一】介绍课本上装置，教师演示，引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。

师：请一位同学来表述一下看到的现象。

生：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向一致时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。

师：表达得不错，还有同学要补充吗？生：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能通过狭缝。

师：很好。

横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，根据是否能发生偏振，我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。

虽然这种方法对判断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。

（二）光的偏振【演示二】（教师介绍装置，强调起偏器P和检偏器Q的作用，演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化）师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似，它上面有一个特殊的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观察。

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。

第4章光的偏振(1)

x t 0 0 Ax sin 0t t 0 0
x2 y2 2 1 2 Ax Ay
为正椭圆
y
O
x
动态分析，当x最大时，由于 = /2，y过平衡位置向负方向运动，故为右旋正椭圆。
或者
y t 0
0 Ay sin 0t 0 Ay 2 t 0
20
三、检偏振器
演示实验并结合马吕斯定律，偏振片P1不动，将P2转动一周，透射光光强出现两次最强，两次消光。从而判知，入射光为线偏振光。
21
在自然光和圆偏振光的光路中插入检偏器，检偏器旋转一周，屏上光强减半。检偏器旋转，屏上亮暗无变化。
部分偏振光和椭圆偏振光的光路中插入检偏器，检偏器旋转一周，屏上光强两强两弱
22
根据上面的实验，检偏振器可以区分出线偏振光，但是无法区分自然光和圆偏振光，也无法区分部分偏振光与椭圆偏振光。关于自然光和圆偏振光、部分偏振光和椭圆偏振光的区分，以后讲解。
Polarizer Puzzle
23
利用偏振片，可以区分线偏振光、自然光和部分偏振光。起偏振器其实就是检偏振器。
①自然光通过起偏器后成为偏振光，这时旋转偏振片就可得到不同方向的偏振光。可是人眼对光振动的方向不敏感，无论怎样旋转偏振片，都感觉不到光强的变化。 ②如果入射的是线偏振光，若偏振化方向与线偏振光的振动方向成90角，则线偏振光将完全不能通过。因此，当转动偏振片时，在视场中就可看到光强的明显变化，并有消光现象。 ③如果入射的是部分偏振光，则转动偏振片时，视场中光强有变化，但不十分明显，无消光现象。
4
第四章光的偏振和光在晶体中的传播
§1.概述 §2.光的五种偏振态 §3.起偏振器和检偏振器，马吕斯定律 §4.反射和折射时的偏振 §5.双折射现象 §6.惠更斯作图法 §7.波片 §8.五种偏振光的产生和检验(兼小结)

光的偏振(1)

第四章光的偏振（1）一、选择题1．一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45º角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为(A)√2 I 0/4 (B) I 0/4 (C) I 0/2 (D) √2 I 0/2 [ ]2．一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、 P 2、 P 3后，出射光的光强为I=I 0/8，已知P 1 和P 3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P 2，要使出射光的光强为零，P 2最少要转过的角度是(A) 30º (B)45º (C)60º (D)90º [ ]3．一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片。

若以此入射光束为轴旋转偏振片，测的透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光数中自然光与线偏振光的光强比值为(A)1/2 (B)1/5 (C) 1/3 (D)2/3 [ ]4．自然光以60º的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为（A ）完全偏振光且折射角是300（B ）部分偏振光且只是在该由真空入射到折射率为√3的介质时，折射角是30º（C0（D ）部分偏振光且折射率为30º 5．ABCD 为一块方解石的一个截面，AB平面与纸面的交线。

光轴方向在纸面内且与AB 成一锐角分解为o 光和e 光，o 光和e 光的 [ ]（A ）传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直。

（B （C （D 6入射光的振动面与光轴成450（A ）逆时针方向旋转的圆偏振光。

（B ）逆时针方向旋转的椭圆偏振光。

（C ）顺时针方向旋转的圆偏振光。

（D ）顺时针方向旋转的椭圆偏振光。

7 （A ）线偏振光（B ）右旋圆偏振光（C ）左旋圆偏振光（D ）左旋椭圆偏振光8．下列那些说法是正确的？ [ ]（A ）一束圆偏振光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光（B ）一束椭圆偏振光垂直入通过二分之一波片后将成为线偏振光（C ）一束圆偏振光垂直入通过二分之一波片将成为线偏振光（D ）一束自然光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光9．仅用一个偏振片观察一束单色光时，发现出射光存在强度为最大的位置（标出此方向）但无消光位置，在偏振片前放置一块四分之一波片，且使波片的光轴与标出的方向平行这时旋转D偏振片观察到有消光位置，则这束单色光是 [ ]（A ）线偏振光（B ）椭圆偏振光（C ）自然光与椭圆偏振光的混合（D ）自然光与线偏振光的混合10．一束线偏振光，垂直入射到四分之一波片上，线偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴夹角，此线偏振光经过四分之一波片后 [ ]（A ）成为椭圆偏振光（B ）仍为线偏振光，但振动面旋转了π/2角（C ）仍为线偏振光，但振动面旋转了π/4角（D ）成为圆偏振光二．填空题（共59分）1．一束光垂直入射在偏振片上，以入射光线为轴转动，观察通过的光强的变化过程，若入射光是_________光，则将看到光强不变；若入射光是__________，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗，若入射光是________，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗。

2023年高考物理热点复习：光的干涉衍射和偏振(附答案解析)

第1页（共16页）2023年高考物理热点复习：光的干涉
衍射和偏振
【2023高考课标解读】
1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.
2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.
3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用．
【2023高考热点解读】
一、光的双缝干涉现象
1．产生条件两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
(1)原理图如图1
所示
图1
(2)亮、暗条纹的条件．
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
a ．光的路程差Δr ＝r 2－r 1＝kλ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．
b ．光的路程差Δr ＝r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2
(k ＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)．
③条纹间距公式：Δx ＝l d
λ.二、薄膜干涉现象
1．薄膜干涉现象
如图3
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．图3。

大学物理第三章光的偏振

9.请将下列各图中反射光及折射光的偏振态 9.请将下列各图中反射光及折射光的偏振态画出来. 画出来.图中i0 = tg-1 n2/n1 i≠i0
(E) I 0 cos α .
4
(B) 0.
1 2 (D) I 0 sin α. 4
[ C ]
6.如图,P1, P2为偏振化方向间夹角为α的两个偏如图, , 为偏振化方向间夹角为α 如图振片.光强为I 的平行自然光垂直入射到P 表面上, 振片.光强为 0的平行自然光垂直入射到 1表面上, 1 I cos α. 则通过P 的光强I= 则通过 2的光强 2
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光轴. 双折射,该方向称为晶体的光轴. 例如,方解石晶体(冰洲石) 例如,方解石晶体(冰洲石) 光轴是一特殊的方向 , 凡平行于此方向的直线均为光轴. 单轴晶体: 单轴晶体:只有一个光轴的晶体
υ e → ne =
c
υe
根据n 的关系可分为正, 根据 0 ,ne的关系可分为正,负晶体负晶体 : ve > v0 方解石 : ve < v0 正晶体英 ne< no,如 ne> no,如石
5. 单轴晶体的主平面主平面: 主平面:单轴晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面. 光轴构成的平面.
α = 0,I = I max = I 0 三. 检偏
消光 α = ,I = 0 ——消光
2
旋转一周 2 明2 暗自然光部分偏振光
π
用偏振器件分析, 分析,检验光的偏振态
?
堆叠在一起, 例1. 三个偏振片 P1,P2与P3 堆叠在一起, 的偏振化方向相互垂直, P1 与 P3 的偏振化方向相互垂直 , P2 与 P1 的偏振化方向间的夹角为 30 ° .强度为 I0 的自然光垂直入射到偏振片 P1,并依次透过偏振片 P1 , P2 与 P3 , 若不考虑偏振片的吸收和反射,则通过三个偏振片后的光强为: 收和反射,则通过三个偏振片后的光强为:

光的偏振状态

H——磁场强度； C——常量。
2
o——光在真空中的波长；
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§12-17 旋光性当线偏振光通过某些透明物质时，其振动面将以光的传播方向为轴发生旋转，这称为旋光性。左旋物质右旋物质
旋转的角度
ad
a ——旋光率
对糖溶液、松节油等液体，有
a c d
c ——溶液的浓度
非常光（e光）：不遵守折射定律的光线。 o光与e光都是线偏振光，但光振动的方向不相同。
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二、光轴主平面
在晶体中存在一个特殊的方向，沿该方向不会产生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴。单轴晶体：只有一个光轴的晶体。如：方解石、石英等。方解石晶体
双轴晶体：有两个光轴的晶体。如：云母等。还有多轴晶体、无轴晶体。以下讨论单轴晶体。光轴
o
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三、单轴晶体的子波波阵面
各向异性晶体
e 与方向有关 v
1
e
晶体内光的传播速度与光的传播方向有关光在晶体内传播速度的大小和光矢量与光轴间的相对取向密切相关。 o光振动方向垂直于主平面（垂直于光轴），沿各方向传播速度相同: vo
e光振动方向平行于主平面（与光轴有一定夹角），沿各方向传播速度不同: [vo,ve]
普通照相底片记录物体各点的光强（振幅），彩色照相底片还记录了光的波长信息；全息照相同时记录光的全部信息（波长、振幅和相位）。普通照相得到的只是物体的二维平面图像；全息照相可以再现物体的立体图像。普通照相底片撕去一部分，记录的图像就不完整；全息照片只需其中一小片，仍能再现完整的图像。
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A
78° 78° 102°
D
返回

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

光的衍射和偏振-1

40
Summary
•光的衍射的概念和原理 •夫琅禾费单缝衍射原理和性质
•夫琅禾费圆孔衍射 •光栅衍射的原理和性质
相关习题：习题7：7-2，7-5，7-6
41
光的偏振
Polarization
42
光的偏振 Polarization
一、光的偏振态、马吕斯定律二、玻片堆三、双折射四、偏振光的产生和检验五、旋光性
3
一、概述
1、定义：
光偏离直线传播的现象称为光的衍射 (diffraction)现象。衍射显著的条件：障碍物尺寸与波长大得不多衍射系统通常包括：光源、衍射屏、接收屏三部分。
4
圆孔
单缝
方孔
几种典型的衍射图样
5
正三边形孔
正四边形孔
正六边形孔
6
正八边形孔衍射图样
单缝
6
2、光的衍射分类 1.菲涅耳衍射
极大极小
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
自然光和偏振光的光矢量分布
46
1、线偏振光 linear polarized light
定义：只含单一振动方向的光称为线偏振光。
光矢量只在一个方向上振动线偏振光的表示法
(光振动平行板面)
(光振动垂直板面)
47
2、自然光 Natural light
普通光源如太阳、白炽灯、钠灯等发光时，组成光源的原子自发或受激辐射的光波列是随机的，各光波列振动方向、频率和位相不尽相同，光矢量在垂直于光传播方向的平面上取各方向的几率相等。
L2后会聚在屏上P处。屏上出现单缝衍射图样。 10
光强分布
衍射图样
特点：明暗相间的衍射条纹

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？