第十二章光的偏振
光的偏振ppt课件
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
.
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
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
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
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •
[课件]第十二章 光学3 偏振PPT
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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。
线偏光 部分偏光 自然光
消光
强度变，无 消光 强度不变
透光轴
二、马吕斯定律
光强为 I1 的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为：
I I （不考虑偏振片的吸收） 2 1cos
2
证明：
2 2 A A cos I A A 2 1 1 1 , I 2 2
27 I0 128
2
9 I0 32
例3 一束光是自然光和线偏振光的混合光，当它垂直 通过一偏振片后，随着偏振片的偏振化方向取向的不 同，出射光强度可以变化 5 倍。问：入射光中自然光 与线偏振光的强度各占入射光强度的百分比为多少？ 解： 由马吕斯定律
1 2 I I I 0 1cos 出 2
z y
1 I I I , I I y z y z I 2
Iy=Iz
三、部分偏振光
部分偏振光：光矢量在各振动方向 的光强不具有轴对称分布，而是在 某一方向占优势。 部分偏振光的图示：
线偏振光—完全偏振光 部分偏振光
完全偏振光+自然光
四、圆偏振光和椭圆偏振光
椭圆（圆）偏振光： 光矢量绕着光的传播方向旋 转，其旋转角速度对应光的角频率；对着光的传播 方向看去, 光矢量端点的轨迹是一个椭圆(圆)。 椭圆（圆）偏振光
n1 n2
i
r
二．布儒斯特定律
①当入射角为某角度 iB ，即满足
n2 taniB n1
②使反射光成为全偏振光 时的入射角iB称为布儒斯 特角。 ③当入射角为布儒斯特 角时，反射线和折射线互 相垂直，即有
时，反射光中只有垂直入射面的Ε矢量而成为线偏振光，但折 射光仍为部分偏振光，这一规律称之为布儒斯特定律。
(完整版)大学物理--光的偏振(完全)
偏振化方向：允许通过的光振动方向。常用箭
头“ ”表示。 Io
偏振片
1 I 2 Io
• •• •
自然光
线偏振光
图
假如光是纵波，光强经过偏振片后强度会变吗？ 6
偏振片既可用作起偏器,又可用作检偏器。 若以光传播方向为轴,慢慢旋转检偏片,观察透过 偏振片的光, 光强无变化的是自然光 光强有变化,但最小值不为零的是部分偏振光;
I1
Imax 5 1 2I2 , I2 2
I min
I1 I1
即入射光中自然光和线偏振光的光强之比为1:2。
11
§15.3 反射和折射时光的偏振
1. 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律
•
•i •
•• ••
n1
n2
•
图
•
一般情况下,反射光和折射光都是部分偏振光： 在反射光中, 垂直振动多于平行振动; 在折射光中, 平行振动多于垂直振动。 这里所说的“垂直”和“平行”是对 入射面而言的。
方法二利用布儒斯特现象获得线偏振光 12
1812年，布儒斯特由实验证明：当入射角io满足
tgio
n2 n1
•
•
•
• io •
• •
n1
r•
n2
图
•
时, 反射光成为只有垂直振动的线偏振光。这就是 布儒斯特定律。角io称为布儒斯特角。
式中n1为入射媒质的折射率, n2为折射媒质的折射率。
13
(1)当以布儒斯特角入射时，反射光线折射光线，
当且仅当 tgio
n2 n1
时，反射光才是线偏振光。且
n1>n2或n1<n2都可以。
•
•
•
而全反射：入射角i i临
第十二章第四节 光的波动性
第四节光的波动性[学生用书P223])一、光的干涉1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象．2．条件：两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象．3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx＝ldλ．4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同．1.判断正误(1)光的干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波．()(2)两个相同亮度的烛光是相干光源．()(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光．()(4)在波峰与波峰叠加处出现亮条纹，在波谷与波谷叠加处出现暗条纹．()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×二、光的衍射1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射．2．光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象．3．衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．三、光的偏振1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光．光的偏振现象证明光是横波．2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．2.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案：AD光的干涉现象[学生用书P223]【知识提炼】1．双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ldλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．2．薄膜干涉(1)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．(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．(3)条纹特点①单色光：明暗相间的水平条纹；②白光：彩色水平条纹．【典题例析】(2015·高考全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1________Δx 2(填“>”“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm ，双缝与屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm ，则双缝之间的距离为________ mm.[解析] 由公式Δx ＝L d λ可知，Δx 1>Δx 2.相邻亮条纹之间的距离为Δx ＝10.55mm ＝2.1 mm ，双缝间的距离d ＝L λΔx，代入数据得d ＝0.300 mm. [答案] > 0.300【跟进题组】考向1 对双缝干涉现象的分析1．(高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx 、双缝间距d 与双缝到屏的距离L间的关系为Δx ＝L d λ，则双缝间距d ＝L λΔx ＝1.00×589×10－90.350×10－2 m ≈1.68×10－4 m. 考向2 对薄膜干涉的理解2．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( )A ．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B ．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C ．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D ．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的解析：选AC.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误．光的衍射[学生用书P224]【知识提炼】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条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．【典题例析】(高考上海卷)如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在__________________情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[审题指导](1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律．(2)知道光发生明显衍射现象的条件．[解析] 缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐不明显．光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[答案] 减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多(2017·福建龙岩调研)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是()A．a、b是光的干涉图样B．c、d是光的干涉图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝lλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光d的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误．光的偏振现象[学生用书P224]【知识提炼】1．偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．2．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．【典题例析】如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片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[审题指导]光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光，但振动方向随偏振片的旋转而变化．[解析] 旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.[答案] C(2017·西安模拟)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：选BD.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；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的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D 对．[学生用书P225])1．(2017·济南阶段测试)以下说法中正确的是()A．肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象B．光的偏振现象说明光是横波C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声源频率低于声源发出的频率解析：选BC.肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色，这是由光的干涉形成的，故A错误；光的偏振现象说明光是一种横波，故B正确；由于激光的平行度好，因此常用于读取光盘上的信息，故C正确；当观察者向静止的声源运动时，接收到的频率将高于声源发出的频率，故D错误．2．(2016·高考天津卷)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大答案：D3．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光解析：选C.由双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，要增大相邻条纹间距，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C正确．4．(2015·高考全国卷Ⅱ)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则()A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失解析：选ABD.通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误．a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，选项B正确．由n＝c v知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确．5．(2017·湖南长沙综合训练)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则()A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ4D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ2解析：选D.该装置利用B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差Δx＝nλ(n＝0，1，2，…)，由于t1和t2两温度为连续变化，且出现两次最亮，所以两次路程差为一个波长，t1到t2过程中，A的高度应增加半个波长．[学生用书P355(独立成册)])一、选择题1. 下列现象中，属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析：选B.出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确．2．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象()A．都是光的衍射现象B．都是光的干涉现象C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象解析：选C.根据干涉和衍射的条件，两块玻璃板的空气层形成薄膜干涉，日光灯发出的光通过狭缝会发生衍射现象．3．(2017·江西八校联考)以下说法中正确的是()A．对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉解析：选AD.对于同一障碍物，它的尺寸d不变，波长λ越长的光越容易满足d≤λ，会产生明显的衍射现象，越容易绕过障碍物，所以A项正确．白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B项错误．波的频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率f不变，波速v变小，由v＝λf得，波长λ变小，所以C项错误．检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项正确．4．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．以下措施中可行的是() 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也是竖直的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．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°解析：选D.首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直．满足上述要求的只有D.5.双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是()A．O点是红光的亮条纹B．O点不是蓝光的亮条纹C．红光的第一条亮条纹在P点的上方D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方解析：选AC.O点处波程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，A正确；红光的波长较长，蓝光的波长较短，根据Δx＝lλ可知，C正确．d6.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是()A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源解析：选B.在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离Δx＝ldλ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d.根据c＝λν知要增大λ，应减小ν.选项B正确，选项A、C、D错误．7.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置．所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面的反射光线叠加而成的()A．A的上表面和B的下表面B．A的上表面和B的上表面C．A的下表面和B的上表面D．A的下表面和B的下表面解析：选C.样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄层，用单色光从这个空气薄层上表面照射，入射光从空气薄层的上、下表面即A的下表面与B的上表面反射回来的两列光波形成干涉条纹．8．关于下列光学现象，说法正确的是()A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽解析：选CD.在介质中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大，其折射率也增大，根据v＝cn知，水中蓝光的传播速度比红光慢，选项A错误；光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，选项B错误．在岸边观察水中的鱼，视深h′＝hn，故视深h′小于鱼的实际深度h，选项C正确；蓝光比红光的波长短，由干涉条纹宽度Δx ＝l dλ知，用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽，选项D 正确． 9．(2017·湖南六校联考)下列说法正确的是( )A ．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象B ．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C ．一简谐横波以速度v 沿x 轴正方向传播，t ＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v 0向下振动，已知质点的振幅为A ，振动角频率为ω，则x 轴上横坐标为34λ处质点的振动方程为y ＝－A sin ω⎝⎛⎭⎫t －3λ4v D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄 解析：选AC.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B 错；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，D 错．二、非选择题10．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A ．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B ．干涉条纹与双缝垂直C ．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D ．干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________．(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值．解析：(1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由Δx ＝L dλ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离d 、光的波长λ、双缝到屏的距离L 有关，所以A 、C 、D 选项正确，B 选项错误．(2)固定刻度读数为0.5 mm ，可动刻度读数为20.2，所以测量结果为0.5 mm ＋20.2×0.01 mm ＝0.702 mm.(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离．答案：(1)ACD (2)0.702 (3)大于11.如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1、S 2距离之差为2.1×10－6 m ，分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A 光在折射率为1.5的介质中波长为4×10－7 m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7 m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°；(3)若让A 光照射S 1，B 光照射S 2，试分析光屏上能观察到的现象．解析：(1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝c v ＝λ1λ2，得 λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m根据路程差Δr ＝2.1×10－6 m ，可知N 1＝Δr λ1＝2.1×10－6 m 6×10－7 m＝3.5 由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n得 n ＝1sin 37°＝53由此可知，B 光在空气中波长λ3为：λ3＝n λ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m 路程差Δr 和波长λ3的关系为：N 2＝Δr λ3＝2.1×10－6 m 5.25×10－7 m＝4 可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．(3)若让A 光和B 光分别照射S 1和S 2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光．答案：(1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析。
光的偏振ppt
激光结合偏振技术可以实现高精度、低损伤的手术操作，如激光眼科手术、激光 美容等。
04
光的偏振的实验和观察
光的偏振的实验方法
自然光
使自然光通过偏振片，可 以获得单一偏振方向的光 。
反射光
当自然光照射到光滑表面 时，反射光是偏振的。
折射光
当自然光通过介质时，折 射光是偏振的。
光的偏振的实验器材
光的偏振的实验研究进展
光的偏振的实验装置和技术
近年来发展出了一系列高精度的实验装置和技术来检测和操控光的偏振态， 例如光电偏振计、液晶空间光调制器等。
光的偏振的量子实验
利用量子纠缠和量子干涉等量子效应，实现了许多光的偏振相关的量子实验 ，如贝尔不等式检验和量子隐形传态等。
光的偏振的应用研究进展
光的偏振在光学通信中的应
光的偏振在显示器领域的应用
3D显示
偏振眼镜可以利用偏振技术将左右眼图像分别传递给左右眼，实现3D立体显 示。
提高显示效果
在液晶显示器中，利用偏振技术可以控制液晶分子的排列和取向，提高显示 画面的对比度和色彩饱和度。
光的偏振在医疗领域的应用
医疗诊断
利用偏振光可以检测生物组织中的微观结构和功能，如医学影像学、光学活检等 。
光的偏振的现象的发现
19世纪初
科学家开始研究光的偏振现象 。
1809年
拿破仑·布罗萨发现光通过晶体 时会产生偏振现象。
1821年
约瑟夫·安托万·弗朗索瓦·阿拉戈 验证了布罗萨的发现，并确定
了光在空气中的传播速度。
02
光的偏振的分类和产生
光的偏振的分类
线性偏振
01
电场强度矢量在垂直于传播方向的平面上，沿着一个固定的方
《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
$number {01}
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。
第12章光的偏振完整版
注意 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.
利用玻璃片堆产生线偏振光
i0
驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。
照相机安上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？
（C）
（A）
玻璃门表面的 反光很强
（B）
用偏光镜减弱 了反射偏振光
用偏光镜消除了 反射偏振光,使 玻璃门内的人物 清晰可见
y A2 cos(t 2 )
消去t即可得质点运动的轨迹方程。
x2 y 2 xy 2 2 cos( ) sin (2 1 ) 2 1 2 2 y A1 A2 A1 A2
(1) 2 1 0
x y 0 A1 A2 x y 0 A1 A2
质点轨迹均为直线
(4)
顺时针旋转
2 1 / 2
x2 y 2 2 1 2 A1 A2
质点轨迹均为椭圆； 逆时针旋转
若A1 A2，则质点轨迹均为圆。
如果两个同频率的线偏振光，振动方向相互垂直，只要它们之 间存在恒定的相位差，则在一般情况下两者叠加后其合振动光 矢量的端点将描绘出一个椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。 如果合振动光矢量的端点描绘出的是一个圆，则这样的光 称为圆偏振光。
e
光轴
光轴
0
e光
o光
109
710
109 0
71
0
利用惠更斯原理作o、e光路图（以方解石为例） 光轴
光轴
o e o e
i
cΔ t
o e
o e
重要！
光轴 .
ro re
这种特殊情况下o光 e光都可用折射定律
o e o e
【大学物理】第12光的偏振
注意： 这个特定的角称为
布儒斯特角；
n1
i0
n2
r0
此时折射光仍为 部分偏振光；
入射角为起偏振角 时，反射光与折射
光互相垂直,是完全
偏振光。
sin i0 n2 sin r0 n1 又i0 r0 90
tgi0
sin i0 cos i0
sin i0 sin r0
n2 n1
n21
i临介 arcsin
e光出射成为偏振光
1.550 1.658
70
可用于起偏和检偏 （a） S （b）S （c）S
表示两尼科耳棱镜主截面的夹角
0
0 2
2
§12—6，7椭圆偏振光和圆偏振光 偏振光的干涉
1、波片：光轴平行于晶面的双折射晶体的薄片。
2、（1）当偏振光的振动面与波片的光轴成 角 00 , 900入射到厚度为l的波片内分成o、e
P2 A2
P3 A3
(b)
因而
A3
A1
cos
cos(
2
)
A1
cos
sin
1 2
A1 sin
2
所以
I3
1 4
I1
sin2
2
又由于
I1
1 2
I0
最后得
I
1 8
I0
sin
2
2
由此可见，当不断旋转P2时，透过P3的光强将在最强（I0/8）与零 之间作周期性变化。
§12－3反射和折射时的偏振 布儒斯特定律
时a=a/2，所以
0
12基础物理学第三版第12章光的偏振
它们通过偏振片后的光强分别为 I ，I1 ，I2 。
1 I I1 I 2 I10 I 20 cos 2 I 2 I 20 cos 2 1 1 I max I10 I 20 I min I10 I 的最大和最小值分别为 ： 2 2 1 1 I10 1 I 20 2 根据题意： I10 I 20 5 I10 即： 2 2 I0 3 I0 3
P1 自然光从P1出射后，变成强 度为I0的线偏振光，又入射 到与P1成夹角为的偏振片P2 上。
自然光
I0
P2
I
P1 A0
从P2出射的偏振光振幅A与入射偏 振光的振幅A0有关系：
P2
A A0 cos
A
因此有光强关系：
I I 0 cos
2
——马吕斯定律。
第二节 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
空气
n1 n2
玻璃
i i
r
自然光反射和折射后产生 部分偏振光
注：入射面是指入射光线和法线所成的平面。 特别地，当入射角为特殊角i0 时，反射光为光振动垂直入射面的 线偏振光。i0为起偏振角，也叫布儒斯特角。
第三节 反射光和折射光的偏振 一、布儒斯特(Brewster)定律
当入射角为布儒斯特角 i0 时，有关系：
2
9 9 I I 2 cos 30 I 1 cos 30 cos 30 I 0 I 4 32
2
2 2
第二节 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律
例2 一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一个转动的 例 偏振片时，透射光光强的最大值是最小值的 5 倍。求入射光中自 然光和线偏振光的光强各占入射光光强的几分之几？
大学物理光的偏振课件
旋转检偏器，观察光斑的变化。当检 偏器的晶格方向与偏振片一致时，光 斑消失；当检偏器的晶格方向与偏振 片垂直时，光斑重新出现。
步骤2
打开光源，观察屏幕上是否出现光斑。 若出现光斑，表示偏振光已经产生。
步骤4
重复步骤3，改变检偏器的旋转角度， 观察光斑的变化，以验证光的偏振现 象。
实验结果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
利用偏振光的特性，开发新型光学加密和安全技 术，保障信息安全。
感谢您的观看
THANKS
量子隐形传态
通过偏振光的传输，实现 量子态的远程传输，为未 来量子通信网络奠定基础。
偏振编码
利用偏振光的偏振态进行 信息编码，提高信息传输 的容量和可靠性。
偏振光在生物医学领域的应用
生物分子检测
利用偏振光对生物分子进行检测， 提高检测的灵敏度和特异性。
医学成像
通过偏振光成像技术，获取生物 组织的结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供依据。
光疗与光动力治疗
利用偏振光的能量，对生物组织 进行光疗和光动力治疗，提高治
疗效果。
偏振光在其他领域的应用
光学传感与测量
利用偏振光的特性，开发新型光学传感器和测量 仪器，提高测量精度和可靠性。
光学信息处理
利用偏振光进行光学信息的处理和传输，提高信 息处理的速度和效率。
光学加密与安全
偏振滤镜在摄影中用于控制反光和眩光，提高色彩饱和度和对比度。通过消除非金属表面的反光和眩光，偏振滤镜可 以使照片更加清晰自然。
摄影中偏振滤镜的应用场景
在拍摄水面、玻璃、金属等反光物体时，使用偏振滤镜可以有效地消除反光和眩光，提高照片质量。此外，在拍摄风 景、人像等场景时，偏振滤镜也可以提高色彩饱和度和对比度，使照片更加生动。
第12章-光的偏振-徐
双折射现象：
一束光进 入某种晶体后会 出现两束折射光 的现象。
方解石晶体的双折射现象。
双折射材料
寻常光线（o光）：恒遵守通常折射定律的光线。 非常光线（e光）：不遵守通常折射定律的光线。 晶体的光轴：在晶体中的一个特殊的方向，沿该方 向不会产生双折射现象。 单轴晶体：只有一个光轴的晶体。 双轴晶体：有二个光轴的晶体。
二. 旋光现象
旋光现象：偏振光在通过某些物质后，其振动面 会以光的传播方向为轴转过一个角度的现象。
旋光物质：具有旋光性质的物质。
右旋物质：迎着光线射来 的方向观察，振动面按顺 时针方向旋转的物质。
左旋物质：振动面按逆时 针方向旋转的物质。
旋光度（θ）： 偏振光通过旋光物质后，其振动面 转过的角度。
旋光度与偏振光通过旋光晶体的距离 d 成正比。
d 称为介质的旋光率
对于旋光溶液：
cd
c 为溶液的浓度
自然光
线偏振光
起偏器
样品室
检偏器
磁致旋光：某些磁性物质在外磁场的作用下出现旋 光现象，称为法拉第磁旋效应。
实验表明，磁致旋光度与样品的长度 l 、所加磁感 应强度 B 成正比。
VlB
ne 1.4864 1.638 1.500
晶体 石英
冰 硝酸钠
no 1.5443 1.309 1.585
ne 1.5534 1.313 1.337
主平面：晶体中任意一条光线与光轴构成的平面。
实验表明：o 光的光振动垂直于它的主平面，e 光 的光振动平行于它的主平面。
入射面 法线
光轴
e 光的主平面
o光的主 平面
M
N
N
M
12-6-3 偏振光的干涉
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波 动动光光学学
光通过双折射晶体
寻常光线（o光）(ordinary rays)
服从折射定律的光线 非常光线（e光）(extraordinray rays)
不服从折射定律的光线 （一般情况，非常光线不在入射面内）
实验证明： O 光和 e光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
产生双折射的原因
寻常光线 在晶体中
各方向上传播速度相同.
光轴
nΟ
c vΟ
常量
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.
c ne ve
n e 为主折射率
O光波阵面
为布儒斯特角 i 0 ，问 在界面 2 的反射光是什么光？
n1 i0 i0
n2
玻璃
空气
1 2
注意：一次 起偏垂直入射面 的振动仅很小部 分被反射（约 15%）所以反射 偏振光很弱 。一 般应用玻璃片堆 产生偏振光
注意 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.
起 偏 I0
起偏器
1 2
I0
偏振化方向
检
偏
起偏器
检偏器
二. 马吕斯定律（1880 年）
N
I0
M EI
起偏器
E0
检偏器
N
M
E
E 0
EE0cos
I I0
E2
E
2 0
马吕斯定律 强度为 I 0 的偏振
光通过检偏振器后, 出射光的强度为
I I0co2s
自然光
线偏振光通过振动片后
1、光强改变
2、振动方向旋转角度
E v
符号表示
振动面
自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢
量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫
自然光 .
y
x
自然光的分解
v
E
没有优势方向
无确定的相位关系
部分偏振光 ：彼此无固定相位关系、
振动方向任意、不同方向上振幅不同的 大量光振动的组合.
符号表示
部分偏振光
部分偏振光的分解
1
I2
co2s30
3 4
3
§3 反射和折射光的偏振 布儒斯特定律
ii
n1
空气
n2
玻璃
光反射与折射时的偏振
入射面 入射光线和法 线所成的平面 .
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 .
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 .
理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关 .
利用玻璃片堆产生线偏振光
i0
驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目。 照相机安上偏振镜可以产生不同的效果，看出来了吗？
（A）
玻璃门表面的 反光很强
（B）
用偏光镜减弱 了反射偏振光
（C）
用偏光镜消除了 反射偏振光,使 玻璃门内的人物 清晰可见
§4 光的双折射（选讲）
一.双折射现象 一束光进入某种晶体后会出现两束折射光的现象。
第十二章光的偏振
本章教学要求： 理解自然光和线偏振光。理解布儒斯特定律及
马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获 得方法和检验方法。
了解圆偏振光、椭圆偏振光及偏振光的干涉。 本章重点：
线偏振光,马吕斯定律,布儒斯特定律。
本章难点： 偏振光的获得方法和检验方法,布儒斯特定律 .
§1自然光与偏振光
圆偏振光和椭圆偏振光
y
光矢量的大小保持不变，其端 点的轨迹为圆，则为圆偏振光； E
传播方向 y x
0
x
光矢量的大小不断改变，其端
z
点轨迹为椭圆若为椭圆，则为
/2
某时刻右旋圆偏振光E随z的变化
椭圆偏振光。
迎着光线看去，若光矢量顺时针旋转，则为右旋光 右旋光：
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
左旋光： 迎着光线看去，若光矢量逆时针旋转，则为左旋光
立体电影
例：一束自然光，光强度为I0，让其出射两个偏振 片，两个偏振片之间的夹角为450，求从第二 个偏振片出射的偏振光强度。
自然光 I0
P1
P2
I0/2
1 4
I0
解：
I
(1 2
I0) cos2
1 2
I0
cos2
45
1 2
I
0
(
2 )2 2
1 4
I0
例： 用两偏振片平行放置作为起偏器和检偏器。 在它们的偏振化方向成300角时，观测一光源，又在成 600角时，观察同一位置处的另一光源，两次所得的强 度相等。求两光源照到起偏器上光强之比。
解 : 令I1和I2分别为两光源照到起偏器上的光强。透 过起偏器后，光的强度分别为I1/2和I2 /2。按照马吕 斯定律，透过检偏器后光的强度为
I11 2I1co23s 0 I2 1 2I2co26s 0
但按题意 所以
I1 I2 即 I1co 23s0 I2co 26s0
I1
co2s60
1 4
n2
玻璃
i0
n1
玻璃
n2
2）根据光的可逆性，当入射光以 角从 n 2 介 质入射于界面时，此 角即为布儒taπ 2 n(i0)tan
讨论 讨论下列光线的反射和折射（起偏角 i 0 ）.
i0
i0
i0
i
i
i
例 一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角
光的波动性 光波是横波
机械横波与纵波的区别
光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
机 械 波 穿 过 狭 缝
普通光源的发光机制
激
En
波列
发
态
跃迁 基态
自发辐射 随机性： 波列长L
每次发光是随机的，所发出各
原子能级及发光跃迁
波列的振动方向和振动初相位 都不相同。
偏振光（线偏振光） 光振动只沿某一固定方向的光 .
i0 i0
空气
n1
n2
玻璃
布儒斯特定律（1812年）
当
tan i0
n2 n1
时，
反射光为完全偏振光，且
振动面垂直入射面，折射
光为部分偏振光。
1）反射光和折射光互相垂直 .
讨论
sin i0 n2
sin n1
tani0
n2 n1
sini0 cois0
coi0ssincoπ 2s()
i0
2
i0 i0 n1
§2 偏振片 马吕斯定律
一. 偏振片 起偏和检偏
二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振 动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质 称二向色性 .
偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 .
偏振化方向 ： 当自然光照射在偏振片上时， 它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振 片的偏振化方向 .
1 . 夜行车，车灯前加45度倾斜偏振片灯罩，司机台前
玻璃也加45度倾斜偏振片，且偏振化方向都是竖直方
向。司机可看到自己车灯发出的光，看不到迎面驶来
汽车车灯的光。
请大家自己作图解释！
2. 立体电影
偏振光的应用
1）防止对面来的灯光耀眼 汽车车灯与窗玻璃用同一偏振化方向的透明膜
原理：利用人眼的双眼效应 例：偏光镜头 橱窗设计