2.5 反射率和透射率的偏振特性
2.4反射率和透射率的相位特性(精)
rs
rs
C
B 41.8
33.7 30 60
0
-0.5
ห้องสมุดไป่ตู้
rp
0
-1.0
90
1
0
B C /2
1
n1=1.5, n2=1.0
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
p 分量的反射系数 rp 在1< B 范围内，rp< 0，说明反 射光中的 p 分量相对入射光中的 p 分量有 相位突 变，如右图所示。
1.0 0.5 0
rp
tp ts
3.2 2.8 2.4 2.0
rs rp ts tp
n1=1.5, n2=1.0
-0.5
rs
0 30
B
56.3 60
1.6 1.2 0.8
-1.0 n1=1.0, n2=1.5
90
1
0.4 0.0 0 10 20 30 40 50
n1=1.5, n2=1.0
2．反射光与入射光的相位关系
1.0 0.5 0
rs
C B 41.8
33.7 30 60
rs
-0.5
rp
0
-1.0 n1=1.5, n2=1.0
90
1
0
B C /2
1
（2）光波由光密介质射向光疏介质 (n1>n2)
而在B < 1 <c 范围内，rp > 0 说明反射光中的 p 分量与入射光中的 p 分量相位相同，如右图所示。
Erp Ers k i n1 n2 Erp Ers Erp
1 2
O
kr
2
Ers k t
反射光的偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A，而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) （–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
光学中的透射与反射率关系分析
光学中的透射与反射率关系分析光学是研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科。
在光学中，透射与反射是两种常见的光传播方式。
透射是指光线经过介质界面时一部分穿过介质而改变传播方向，而反射则是指光线遇到介质界面时一部分返回原来的介质中。
透射与反射之间的关系是光学研究中一个重要的课题。
透射与反射率是描述透射与反射关系的重要参数。
透射率是指光线穿过介质界面的能力，用来描述透射光的强度与入射光的强度之比。
它的数值范围在0到1之间，可大致理解为透射光的亮度。
反射率则是指光线从介质界面上反射回来的能力，用来描述反射光的强度与入射光的强度之比。
同样，反射率的数值范围也在0到1之间。
透射和反射率的大小与介质的性质以及入射角度有关。
首先考虑入射角度。
当光线从一个介质射入另一个介质时，入射角度不同会影响透射和反射的强度。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在一定的关系。
当入射角度增大时，折射角度也会随之增大，这会导致透射光的强度变弱，反射光的强度增加。
此外，介质的折射率也会对透射与反射率产生影响。
折射率是介质对光传播速度的衡量，它与光线的入射角度有关。
当光线从一个折射率较低的介质射入折射率较高的介质时，透射光的强度会减小，反射光的强度相应增大。
折射率的大小取决于介质的性质，例如密度、组分等。
透射和反射率还受到介质的吸收和散射等因素的影响。
介质对光的吸收是指光在介质中被吸收从而丧失能量的现象。
吸收的强度随着光的频率而变化，在特定的波长范围内吸收较强。
这会导致透射率减小，即透射光的强度变弱，反射光相应增加。
散射是指光在介质中受到微观颗粒或界面的扰动而改变传播方向的现象。
散射造成的光强度的变化很大，会导致透射率和反射率的不确定性增加。
总之，光学中的透射与反射率关系是一个复杂的问题，涉及到入射角度、折射率、吸收和散射等多个因素的综合作用。
在实际应用中，人们根据特定的要求来控制透射和反射率，以实现光学器件的设计和优化。
这对于光学技术的发展具有重要意义，也为我们更深入地理解光的传播与相互作用提供了一种途径。
反射率和透射率的关系
反射率和透射率的关系反射率和透射率，这两个物理量听起来可能很陌生，但它们之间有着千丝万缕的关系。
究竟反射率和透射率的关系是什么？本文将对这个问题进行详细的阐述，以及它们之间的关系。
首先，我们来了解一下反射率和透射率，他们分别是什么。
反射率是指一种物体表面对外界光源的反射率，它是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面反射出去的比例。
透射率是指一种物体表面对外界光源的透射率，它也是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面后，被物体吸收的比例。
接下来，就是反射率和透射率的关系，它们之间的关系是什么？这里就要引入一个新的物理量——衰减率，衰减率是指物体表面对外界光源的衰减率，它也是一种物理量，可以表示光线照射到物体表面时，发生衰减的比例。
而反射率、透射率和衰减率之间，有着以下的关系：反射率＋透射率＋衰减率＝1这个公式简单明了，表明反射率、透射率和衰减率之间是相互关联的，它们三者之和一定等于1。
那么，在实际应用中，反射率和透射率的关系是怎样的呢？实际上，反射率和透射率是对立的，也就是说，当反射率增加时，透射率就会减少，反之亦然。
这是因为光线照射到物体表面时，只有三种可能性：反射、吸收和透射，所以反射率和透射率之间是有一定的相关性的。
最后，要注意的是，反射率和透射率之间的关系受到物体表面的结构和材料的影响，这些因素会影响到反射率和透射率之间的比例。
因此，在实际应用中，要根据不同的物体表面结构和材料来确定反射率和透射率之间的比例，以正确的比例来达到最佳的效果。
综上所述，反射率和透射率之间有着千丝万缕的关系，它们之间的关系是以反射率＋透射率＋衰减率＝1的方式表示的，反射率和透射率之间是对立的，而实际应用中，反射率和透射率之间的关系受到物体表面的结构和材料的影响，要根据不同的物体表面结构和材料来确定反射率和透射率之间的比例，以正确的比例来达到最佳的效果。
什么是光的反射率和透射率
什么是光的反射率和透射率？
光的反射率和透射率是光学中两个重要的概念，用于描述光在界面上的反射和透射行为。
下面我将详细解释光的反射率和透射率，并介绍它们的原理和特点。
1. 光的反射率：
光的反射率是指光在从一个介质到达另一个介质的界面上发生反射的比例。
反射率通常用R 表示，是一个介于0和1之间的数值。
反射率决定了光在界面上的反射强度和方向。
光的反射率具有以下特征：
-光的反射率是光学中的重要概念，用于描述光在界面上的反射行为。
-反射率取决于入射角度和介质的折射率，不同入射角度和介质对光的反射率产生不同的影响。
-反射率可以通过测量反射光强度和入射光强度的比值来计算，即反射率等于反射光强度除以入射光强度。
2. 光的透射率：
光的透射率是指光在从一个介质到达另一个介质的界面上发生透射的比例。
透射率通常用T 表示，也是一个介于0和1之间的数值。
透射率决定了光在界面上的透射强度和方向。
光的透射率具有以下特征：
-光的透射率是光学中的重要概念，用于描述光在界面上的透射行为。
-透射率取决于入射角度和介质的折射率，不同入射角度和介质对光的透射率产生不同的影响。
-透射率可以通过测量透射光强度和入射光强度的比值来计算，即透射率等于透射光强度除以入射光强度。
光的反射率和透射率是光学中的重要概念。
光的反射率描述了光在界面上反射的比例和方向，反射率取决于入射角度和介质的折射率。
光的透射率描述了光在界面上透射的比例和方向，透射率也取决于入射角度和介质的折射率。
理解光的反射率和透射率可以帮助我们分析和研究光学现象，并应用于光学设计和工程中。
反射光的偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A，而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) （–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
光学基础知识光的偏振和反射率
光学基础知识光的偏振和反射率光学，作为一门研究光和光现象的科学，是现代科学中重要的一部分。
在光学基础知识中，光的偏振和反射率是两个重要的概念。
本文将对光的偏振和反射率进行详细的介绍和解释。
一、光的偏振光波是由电场和磁场垂直于传播方向而组成的电磁波。
在自然界中，光波的电场可以沿任意方向振动，这样的光波称为非偏振光。
但是，经过某些材料或装置的作用后，光波的电场会被限制在某个特定的方向上振动，这样产生的光波称为偏振光。
光的偏振状态可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种特殊的光学元件，它可以使只有振动方向与其相同的光通过，而将其他方向上的光吸收或者转换成其他形式。
偏振片可以分为线偏振片和圆偏振片两种。
线偏振片能够使只有一个特定方向上振动的光通过，而其他方向上振动的光则被阻止。
线偏振片常用于光的偏振实验和应用中。
圆偏振片能够使振动方向按照一定轨迹旋转的光通过。
它常用于光学测量中，用来检测物体的性质和特征。
二、光的反射率反射率是指光线在两种介质的交界面上发生反射的程度。
光线从一种介质的表面射入另一种介质时，会发生折射和反射。
而反射率就是反射光强度与入射光强度之比。
根据光的偏振状态和入射角度的不同，反射率也会有所变化。
在一般情况下，光线在垂直入射时的反射率称为垂直入射光的反射率，而在斜入射时的反射率称为斜入射光的反射率。
光的反射率还与介质的性质有关。
不同的材质对光的吸收和反射的能力也不同，因此它们的反射率也存在差异。
除了光线的入射角度和介质性质，表面的光洁度、抛光程度和是否存在涂层等因素也会影响光的反射率。
通常情况下，高度抛光的表面和有特殊涂层的表面会有更高的反射率。
三、光的偏振和反射率的应用光的偏振和反射率在生活和科学研究中都有重要的应用。
在光学仪器和设备中，偏振片的应用非常广泛。
例如，在3D电影中，观众戴上特制的偏振眼镜后，可以通过偏振片实现左右眼只接收到相应偏振方向的光信号，从而实现立体效果。
光的反射率在材料表面处理和光学涂层的应用中非常重要。
反射光与折射光的偏振
反射光与折射光的偏振自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。
自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时，由于反射率和折射率与光的振动方向有关，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特殊情况下，反射光将是线偏振光。
用E P 表示平行于入射面的电矢量振动的振幅，E P1、E ’P1、E ’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅；i 表示入射角，r 表示折射角，则根据菲涅耳公式（参见“菲涅耳公式”），反射比,)tan()tan(p1p1p r i r i E E r +-='=（1） 透射比).cos()sin(cos sin 2p12p p r i r i ir E E t -+==(2)用S E 表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,1S E 、1S E '、2S E 分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅，则反射比,)sin()sin(11r i r i E E r S S S +--='=（3） 透射比).sin(cos sin 212r i ir E E t S S S +==（4）由（1）式可知，当2π=+r i时，0/11P ='E E P。
这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即反射光成为垂直于入射面的线偏振光。
所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。
这时的入射角i 叫做偏化角，通常用p i 表示。
由于rr n i n r i sin ,sin sin ,22p 1p ==+πp cos i =，所以.arctan ,tan 12p 12p n ni n n i ==（5） 这个公式所表示的规律叫做布儒斯特定律，p i 又叫布儒斯特角。
反射引起偏振的现象是法国物理学家马吕斯（Malus,Etienne Louis,1775～1812）在1808年发现的。
反射起偏的规律，即布儒斯特定律，是英国物理学家布儒斯特（Breuster,D.B.1781～1868）在1812年发现的。
24反射率讲义和透射率的相位特性
rp 0,rs 0
在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 同方向， 即二者同相位，反射光没有半波损失。
1.0
0.5 rs
C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
n1 n2
1
0 30 60
90
n1=1.5, n2=1.0
（2）掠入射的反射特性 若 n1< n2，1 900，由下图可得： rs rp ， rs < 0，rp< 0
Erp Erp
Ers ki n1
1 2
kr Ers
n2
O
2
Erp
Ers kt
（1）小角度入射的反射持性
① n1< n2
为明显起见，我们
考察 1= 0(或1非零,
小角度入射) 的正入 射情况，有
rs 0,rp 0
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
n1 n2
3）薄膜上下表面的反射
对于从平行平面薄膜两表面反射的 1、2 两束光，有 如图有四种情形：
n1 n2 ,
11
B B
n1 n2 ,
11
B B
感谢聆听！
（1）光波由光疏介质射向光密介质 (n1< n2)
反射系数 rs< 0，说明反射光中的 s 分量与入射光中的 s 分量相位相反。
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
光波在各向同性介质界面的反射和折射
2n1 cos1 n1 cos1 n2 cos2
tp
E0tp E0ip
2cos1 sin 2 sin(1 1) cos(1 2)
2n1 cos1 n2 cos1 n1 cos2
已知界面两侧的
反 射 系
折射率n1、n2和 入射角θ1，就可
由折射定律确定
数
折射角θ2；
由菲涅耳公式求
折 射
出反射系数和透 射系数。
7/23/2020
12
2.反射光与入射光的相位关系
反射光与入射光的相位关系较复杂。 1)反射光与入射光中s,p分量的相位关系*
sin(1 2 ) sin(1 2 )
n1 cos1 n2 cos2 n1 cos1 n2 cos2
rp
E0rp E0ip
tan(1 2 ) tan(1 2 )
n2 cos1 n1 cos2 n2 cos1 n1 cos2
ts
E0ts E0is
2 cos1 sin 2 sin(1 2)
系 数
反射、透射系数
与入射角的关系
7/23/2020
5
反射系数、透射系数随入射角变化曲线
T 1-24
(a)光由光疏介质射向光密介质
7/23/2020
(b)光由光密介质射向光疏介质
6
1.2.3 反射率和透射率
前提：假设在界面反射、折射过程中无吸收、散射等能 量损失。
入射光的能量在界面上重新分配，总能量保持不变。
ki sini kr sinr , ki sini kt sint
n1 sini n1 sinr , n1 sini n2 sint
T 1-21
反射定律
折射定律
描述光在介质面上的传播方向
光的偏振与反射率的关系研究
光的偏振与反射率的关系研究光学是物理学中一门重要的研究领域，其中光的偏振性质是一个引人注目的课题。
光的偏振指的是光波振动的方向，通常分为纵向偏振和横向偏振。
而反射率则是指光在物体表面反射的程度。
那么，光的偏振与反射率之间是否存在一定的关系呢？本文将从理论和实验结果两个角度进行探讨。
从理论上来看，光的偏振性质与物体表面的性质密切相关。
根据电磁理论，光是由电场和磁场交替产生的电磁波，而电场和磁场的振动方向决定了光的偏振。
当一束光照射到物体表面时，根据边界条件，光波的电场和磁场会分别发生反射和折射。
对于特定振动方向的光，其反射和折射的情况可能不同，因而导致反射率的变化。
光的反射率与物体的表面特性也具有密切的联系。
当一束光照射到物体表面时，光可以被吸收、透射和反射三种方式。
其中，反射率指的是光被反射的比例。
对于非金属材料而言，它们的表面通常会产生漫反射，即光以不同的方向散射。
而金属材料则具有较高的反射率，因为光在金属表面上可以发生电子的共振激发，导致大部分光被反射。
实际实验也证明了光的偏振与反射率之间的关系。
研究人员通常使用偏振片来调节入射光的偏振性质，观察反射光的变化。
在偏振角度逐渐改变的过程中，测量反射光的强度和角度，可以绘制出反射光的偏振光强度曲线。
实验结果表明，不同偏振方向的光，在经过特定的角度旋转后，反射光的强度会发生变化。
进一步研究发现，光的偏振与反射率之间的关系并不是简单的线性关系。
反射率的变化取决于光的入射角度、物体的折射率、表面的粗糙度等因素。
通过实验数据的拟合和分析，研究人员可以推断出光的偏振性质对于反射率的影响程度。
除了理论推导和实验证明，近年来还出现了一些新型材料的研究，通过调节材料的特殊结构，实现对光的偏振和反射的控制。
这些材料可以根据外界条件改变它们的偏振特性，从而实现对反射率的调控。
这些研究对于光学器件的设计和制造具有重要的意义。
综上所述，光的偏振与反射率之间存在一定的关系。
反射率和透射率相位特性
当平面光波在透明介质界面上反射和折射时，由 于折射率为实数，菲涅耳公式中不会出现虚数项, 反射系数 r 和透射系数 t 只能取正、负值。
因此，反射光和折射光电场的 s、p 分量不是与入 射光同相就是反相。
（2）掠入射的反射特性 若 n1< n2，1 900，由下图可得： rs rp ， rs < 0，rp< 0
1.0
tp
0.5
rp ts
0
B
-0.5
rs 56.3
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.0, n2=1.5
（2）掠入射的反射特性 入射光和反射光的 s 分量、p 分量方向如下图所示: 在入射点处，入射光矢量 Ei 与反射光矢量 Er 方向近 似相反，即掠入射时的反射光在 n1< n2 时，将产生半 波损失。
量与入射光中的 p 分量相位相同，如右图所示。
1.0
0.5 rs C
rs
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
1
0
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
B C /2 1
2）反射光与入射光的相位关系
为了正确确定在界面入射点处的反射光（合成）场 与入射光（合成）场的相位关系，必须考虑下图所 示的 s、p 分量光电场振动正方向的规定。
射光中的 p 分量相对入射光中的 p 分量有 相位突变， 如右图所示。
1.0
0.5 rs C
rs
0
-0.5 rp B 41.8
《反射率和透射率》课件
感谢观看
透射率的计算公式为：T = I/Io，其中T为透射率，I为出射光强，Io为入射光强。
透射率的大小与介质的吸收系数、折射率和散射系数等参数有关，可以通过实验测量或理论计算获得。
反射率和透射率的应用
03
反射率和透射率在光学仪器中有着广泛的应用，如望远镜、显微镜和光谱仪等。它们用于测量和观察光的反射和透射行为，从而获取物质的光学特性。
01
02
03
透射率的基本概念
02
VS
透射率是指光线通过透明介质后，未被吸收的部分与入射光强度的比值。
它反映了光线在介质中传播时的透过能力，是描述介质光学特性的重要参数之一。
透射率的大小决定了光线通过介质的透过能力，透射率越高，说明光线的透过能力越强。
在光学仪器、照明工程、太阳能利用等领域中，透射率的大小对设备的性能和效果具有重要影响。
表面粗糙度越大，反射光散射现象越明显，反射率降低，透射率相应提高。
物质表面经过特殊处理如镀膜、涂层等，可以改变其反射率和透射率。
表面处理
表面粗糙度
反射率和透射率在生活中的应用
05
防晒霜的反射率越高，其抵抗紫外线的能力越强，能够有效保护皮肤不受阳光伤害。
不同肤质的人应选择反射率不同的防晒霜，以获得最佳的保护效果。
光学仪器
在光学薄膜领域，通过控制薄膜的反射率和透射率，可以实现增反、增透、滤光等功能，广泛应用于各种光学器件和光电子器件中。
光学薄膜
在建筑设计中，反射率和透射率是评估建筑材料性能的重要参数。通过合理选择反射率和透射率，可以调节室内光线分布，提高室内环境的舒适度和视觉效果。
在节能建筑中，反射率和透射率对于建筑外墙和窗户材料的选择至关重要。高反射率材料可以有效减少夏季太阳辐射热，而高透射率材料则可以充分利用自然光线，降低人工照明需求。
光的偏振与透射效应
光的偏振与透射效应光是一种波动性很强的电磁辐射，由电场和磁场相互作用组成。
而光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向。
当光波的振动方向只在一个方向上，我们称其为偏振光。
光的偏振现象在许多领域中都有广泛的应用，比如光学器件的设计、材料表征和信息传输等方面。
光的偏振现象最早是由法国科学家马吕斯·斯特奥斯佛(something)于1815年发现的。
他通过将光波通过两个偏振器（用于选择特定方向的偏振光）进行实验观察，发现了光的偏振现象。
斯特奥斯佛的实验揭示了光波的振动方向是沿着电场方向的。
在自然界中，光的偏振主要有两种类型：线偏振和圆偏振。
线偏振光是指光波的振动方向是沿着一条直线的，而圆偏振光则是指光波的振动方向在平面内绕光轴旋转。
光的偏振在透射过程中会产生一种现象，即透射效应。
透射效应是指光通过不同介质时，由于光在两个介质之间传播速度的变化，导致光的偏振方向发生改变。
这种现象在实际应用中非常重要，例如在太阳眼镜、偏振片和液晶显示器等器件中都有广泛的应用。
光在透射过程中发生偏振主要是因为光波在不同介质中的折射率不同，根据斯涅尔定律，光的入射角和折射角之间满足一个特定的关系。
当入射角等于特定角度时，透射光的偏振方向会发生改变，这个特定角度被称为布儒斯特角。
实际上，透射效应的应用非常广泛。
在光学器件中，通过控制光的偏振方向可以实现对光的控制和调节，达到特定的功能要求。
例如，在偏振片中，通过调整偏振方向可以实现对光的选择透过或者屏蔽，用于处理光的信号。
在液晶显示器中，液晶分子的重排可以通过调整电场的方向来改变光的偏振方向，实现图像的显示。
总结起来，光的偏振与透射效应是光波在透射过程中产生的现象。
光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向，透射效应是光在不同介质中传播速度改变导致光的偏振方向发生改变的现象。
这两个现象在光学器件的设计和材料表征中有广泛的应用，为光学技术的发展做出重要贡献。
通过对光的偏振和透射效应的研究，我们可以更好地理解和应用光的特性，推动光学技术的进一步发展。
反射光的偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A，而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/，此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) （–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
二、偏振光光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。
偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。
当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。
而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。
只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
反射光偏振特性
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出。
在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。
自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光。
线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。
3.通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量/=sini半导体激光器起偏器等边棱镜检偏器12档光栏探头光学转动平台0.3mm图5摆放实验装置，光学转动平台上先不要放置棱镜。
半导体激光器偏振片1/4波片光学转动平台偏振片功率计探头4.取下1/4波片。
5.转动起偏器，用白屏观察起偏器后光强的变化，并使光强相对较大（半导体激光近似为线偏振光）。
6.转动检偏器，观察检偏器后的光强变化，用功率计监视功率，仔细调整检偏器，找到功率指示值最小的位置，此时系统处于消光状态，起偏器和检偏器相互垂直，记录下检偏器的相对位置（角度值）。
7.转动检偏器，记录下角度变化与功率的关系（每隔15度测量一次）。
8.画出角度与功率曲线，验证是否符合马吕斯定律I=I。
cos2α9.重新使系统进入消光状态，在起偏器和检偏器之间插入1/4波片。
此时系统将有光通过。
转动1/4波片，使系统重新进入消光状态。
此时1/4波片的光轴与起偏器的偏振方向平行。
10.以每次15度的间隔转动1/4波片，用检偏器和功率指示计检测透过光的偏振态，体会1/4波片的作用和作用机理。
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①自然光正入射(1= 00)和掠入射界面(1 900)时，
Rs Rp , Ts =Tp
因而
Pr =Pt =0
100%
R
即反射光和折射光 仍为自然光。
50%
Rs
0% 0
B
Rn Rp
90
1
n1< n2
②自然光斜入射界面时，因 Rs 和 Rp、Ts 和 Tp 不相 等，所以反射光和折射光都变成部分偏振光。
(160)
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
没有优势方向
自然光的分解
1. 偏振度
部分偏振光
部分偏振光
垂直板面的光振动较强
部分偏振光的分解
平行板面的光振动较强
完全偏振光
向 传播方
面 振 动
面对光的传播方向看
光振动垂直板面
光振动平行板面
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
.
. . . .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
IM Im p IM Im (154)
1. 偏振度
IM Im p IM Im (154)
式中，IM 和 Im 分别为两个特殊（正交）方向上所对 应的最大和最小光强。 ①对于完全非偏振光，P = 0； ②对于完全偏振光，P = l； ③一般的 P 值表示部分偏振光，P 值愈接近 l，光的 偏振程度愈高。
①在完全非偏振光中，Ws Wp ； ②在部分偏振光中， Ws Wp ； ③在完全偏振光中，或 Ws 0 或 Wp 0 。
1. 偏振度
为表征光波的偏振特性，引入偏振度 P。偏振度的定 义是，在部分偏振光的总强度中完全偏振光所占的比 例，即
IL p I总 (153)
偏振度还可以表示为
Rn
(156)
1）自然光的反射、折射特性 相应的反射光偏振度为
pr I rp I rs I rp I rs = Rp Rs Rp Rs (157)
折射光的偏振度为
pt I tp I ts I tp I ts = Tp Ts Tp Ts (158)
根据前面有关反射率和折射率的讨论，在不同入射角 的情况下，自然光的反射、折射和偏振特性如下：
sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2 rs = sin(1 2 ) n1 cos 1 n2 cos 2
tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2 rp = tg (1 2 ) n2 cos 1 n1 cos 2
(136)
(138)
Wr R r2 Wi
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
④自然光斜入射至界面上时，反射率为
1 sin 2 (1 2 ) tan 2 (1 2 ) Rn = 2 2 2 sin (1 2 ) tan (1 2 )
B 41.8
33.7 30 60 90
-1.0
0
1
-1.0
1
n1=1.0, n2=1.5
n1=1.5, n2=1.0
1）自然光的反射、折射特性 自然光的反射率为
Wr Rn Win (155)
由于入射的自然光能量 Win Wis Wip 且 Wis Wip
Wrs Wrp Win Wrs Wrp 1 = (Rs +Rp ) 2Wis 2Wip 2
自然光
线偏振光
.
. . . .
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
线偏振光
. . . .
.
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
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
1. 偏振度
为便于研究，可将任意光矢量视为两个正交分量 （例如，s 分量和 p 分量）的组合，因此，任意光 波能量都可表示为
W Ws Wp
自然光
线偏振光
. . . .
.
检偏器
起偏器
两偏振片的偏振化方向相互垂直，光强为零。
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
. . . .
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
. . . .
.
检偏器
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
2.5 反射率和透射率的偏振特性 1. 偏振度 前面讨论了平面光波控其光矢量端点的变化轨迹定义 的线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的偏振持性。
实际上，由普通光源发出的光波都不是单一的平面波， 而是许多光波的总和：它们只有一切可能的振动方向。
1. 偏振度 如果由于外界的作用，使各个振动方向上的振动强度 不相等，就变成部分偏振光。如果光矢量有确定不变 的或有规则变化的振动方向，则称为完全偏振光。部 分偏振光可以看作是完全偏振光和自然光的混合，而 完全偏振光若不特别说明，都是指线偏振光。 自然光（完全非偏振光）
R R100%1来自0%50%50%
Rs
0% 0
Rs
90
B
Rn Rp
1
0% 0
Rp
B C
n1> n2
90
1
n1< n2
③自然光正入射界面时，反射率为
n2 n1 Rn = n2 n1
2
(159)
例如： (a)光由空气（n1=1）正入射至玻璃（n2=1.53）时， Rn=4.3%； (b)正入射至红宝石（n=1.769）时，Rn=7.7%； (c)正入射至锗片（n3=4）时，Rn =36%。
2．反射和折射的偏振特性 通常，rs rp ， ts tp，因此，反射光和折射光的偏振 状态相对入射光发生变化。即使入射光是线偏振光， 其反射光和折射光的振动方向也会发生变化。
1.0 1.0 0.5 0 -0.5 90
0.5
0 -0.5
rp rs
30
tp ts
rs
rp
0
C
B
56.3 60