第十一节反射光和折射光的偏振

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大学物理第7章第11节-反射光和折射光的偏振布鲁斯特定律

n2 tan i0 n2 1 n1
N
时, 反射光变成线偏振光. i0 : 布儒斯特角或起偏振角
i0
M
n1

n2
M
N
当一束自然光以布儒斯特角从一种各向同性的均匀媒质射到另一种各向同性的均匀媒质界面时, 利用折射定律和布儒斯特定律
n1 sini0 n2 sin tan i0 n2 n1 sin cos i0 , i0 2
1
2
i

i

解设空气、水和玻璃的折射率分别为 n2 1.33 和 n3 1.5 , n1 1 、水面反射的光是完全偏振光,
i 90
i
n3
n1 n2
i

i

由图中的几何关系,
i 90, 90
i
考虑空气中的入射光和水中的折射光, 根据折射定律 i
n1 sin i n2 sin
n1 sin sin i n2 n1 n1 sin(90 ) cos n2 n2
n3
n1 n2
i

n1 1 1 36.94 tan , arctan n2 1.33 1.33
即反射光与折射光垂直.
i0
n1 n2 n1 n2
n1 n2
例 7.12 如图所示, 一束自然光从空气中以入射角 i 入射到 i 折射率为1.33的水面 n n 上时, 反射光为线偏 i n 振光. 在水中有一折射率为1.5的玻璃片, 如要使进入水中的折射光受到玻璃的反射时反射光也成为线偏振光, 求水平面与玻璃片之间的夹角 .

反射光和折射光的偏振

理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关 .
第十一章反射光和折射光的偏振
布儒斯特定律（1812年）
i0 i0
空气
n1
当
tan i0

n2 n1
时，
玻璃

n2
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．
第十一章光学
3
物理学
第五版
11-11 反射光和折射光的偏振
讨论 (1)反射光和折射光互相垂直 .
sin i0 n2
sin n1
tan i0

n2 n1

sin i0 cosi0
cosi0
sin

cos(π 2

)
i0

2
第十一章光学
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物理学
第五版
11-11 反射光和折射光的偏振
i0 i0 n1

n2
玻璃
i0
n1
玻
璃
n2
(2)根据光的可逆性，当入射光以角
11-11 反射光和折射光的偏振
空气
注意：一次
起偏垂直入射面
1 的振动仅很小部
2 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.
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p p1 s2
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11-11 反射光和折射光的偏振
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(最新整理)反射光的偏振特性

(完整)反射光的偏振特性编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)反射光的偏振特性）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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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当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如图1所示。

n 为材料的折射率.同理出射角γ/ 为sinγ/= sini//n （–1）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。

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

反射光和折射光的偏振
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% ,反射偏振光很弱，大部分光将透过玻璃.
空气
n1
i0
i0
1
n2
玻璃

2
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反射光和折射光的偏振
一般利用玻璃片堆的透射光获得线偏振光
i0
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n2 当 tan i0 时， n1
玻璃空气
i0 i0

n1 n2
反射光为偏振光，且光振动垂直入射面，称 i0 为布儒斯特角，又称起偏角；折射光为部分偏振光．
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11-11
反射光和折射光的偏振
讨论 (1)反射光和折射光
i0 i0
空气
互相垂直 . sin i n2 0 证明： sin n1
反射光和折射光的偏振
讨论
讨论光线的反射和折射
பைடு நூலகம்i0
i0
i0
i
i
i
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反射光和折射光的偏振
n1 n2
玻璃
i i
空气
入射光为自然光
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 .

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 .
第十一章光学
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物理学
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11-11
反射光和折射光的偏振
布儒斯特定律：（1812年）

11-10光的偏振性马吕斯定律

第十一章光学
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物理学
第五版
11-10
光的偏振性马吕斯定律
二
偏振片起偏与检偏
原理：利用光在两种介质界面上的反射和折射利用光在各向异性介质中的传播双折射偏振片
起偏(获得线偏振光)方法及规律
第十一章光学
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物理学
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11-10
光的偏振性马吕斯定律
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 .
光轴
o光波阵面
c no 常量 vo
ve
vo
e 光波阵面
第十一章光学
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物理学
第五版
11-10
光的偏振性马吕斯定律
非常光线晶体中各方向上传播速度不同,随方向改变而改变.
c ne ve
光轴
o光波阵面
ve
vo
ne 为主折射率
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e 光波阵面
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光的偏振性马吕斯定律

p2
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I0
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1 I1 I 0 2
I0 I 2 I1 cos cos2 2
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光的偏振性马吕斯定律
I0
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I 2 p3
I3
p1

p2
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I0 2 π 2 I 2 cos I 3 I 2 cos ( ) 2 2 1 2 2 2 I 3 I 2 sin I 0 cos sin 2 1 I 3 I 0 sin 2 2 8

探讨偏振光的反射和折射问题

探讨偏振光的反射和折射问题摘要本文介绍了几种不同种类偏振光的特征以及它们在介质界面的反射与折射现象。

利用菲涅耳公式具体分析反射光和折射光的偏振状态,得出反射光的偏振状态与介质折射率、入射光的偏振态及入射角有关,折射光的偏振态与界面折射无关的结论,这有利于我们分析电磁波在自由空间或有限区域的传播特性,从而掌握整个电磁波的传播规律。

关键词偏振光;反射;折射0 引言1809年马吕斯(E·L·Malus)发现了反射光的偏振现象。

光的电磁理论建立以后,我们才进一步认识到在自由空间传播的光波是一种纯粹的横波,其电矢量和磁矢量都垂直于光的传播方向。

纵波的振动方向与波的传播方向一致,因此纵波具有轴对称性,即从垂直波传播方向的各个方向与观察纵波情况完全相同。

而横波对于传播方向的轴来说不具备对称性。

这种不对称性叫做偏振[2]。

只有横波才具备偏振的性质。

反射光和折射光的偏振现象是光学中的重要内容。

1 偏振光及其分类光的横波性表现为振动的不对称性,称光波的偏振态。

光波的偏振态通常分为自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

1.1 自然光光源发出的光波不是偏振光,因原子分子发出的光波不是无限长的连绵不断的简谐波,而是一些断断续续的波列,每一波列持续时间在10-8s以下,波列间没有固定的相位关系,而且振动方向是无规的,这种光称自然光。

对于自然光Imax=Imin,P=0。

1.2 部分偏振光介于自然光和偏振光之间,可看作两个振动方向相互垂直、振幅不等的线偏振光,没有固定的相位关系。

为了定量区分,定义光的偏振度P=(ImaxImin分别是与最大振幅和最小振幅相应的光强)。

1.3 (直线)平面偏振光如果光振动矢量保持在一个平面内,如光沿y轴方向传播,光振动矢量沿Z轴,并且发生在yoz平面内,这叫(直线)平面偏振光,简称偏振光。

1.4 圆偏振光1)固定空间一点来看,每一点光矢量随时间匀速旋转,矢量长度不变,端点描绘成一个圆,光矢量旋转的频率为v;2)固定一时刻来看,空间各点的光矢量排列在一条螺旋线上;3)随时间推移,波形(螺旋线)向前传播,在传播方向上各点相位越来越落后。

西北师范大学硕士研究生入学统一考试普通物理考试大纲

硕士研究生入学统一考试《普通物理》科目大纲(科目代码：946)学院名称(盖章)：物理与电子工程学院学院负责人(签字)：编制时间：2020年7 月日《普通物理》科目大纲(科目代码：946)一、考核要求普通物理的考试内容包括：力学、电磁学、振动和波、波动光学、气体动理论及热力学、相对论和量子物理基础。

本课程重点考查考生对普通物理课程的基本概念、基本规律和解决物理问题的基本思路及方法的理解和运用能力。

考试内容的基本要求分三级：掌握，理解、了解。

（1）掌握：属较高要求。

对于要求掌握的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应比较透彻明了，并能熟练地加以分析和计算工科大学物理水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理要求会推导。

（2）理解：属一般要求。

对于要求理解的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应明了，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。

对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。

（3）了解：属较低要求。

对于要求了解内容，应知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。

对于要求了解的内容，在经典物理和现代物理部分一般不要求定量计算，在近代物理部分要求能作简单的计算。

二、考核评价目标普通物理是物理学专业的基础课程。

本课程的主要考核目标是考查考生对物理学基本概念、基本规律和基本方法的掌握情况，以及学生运用物理学基础知识分析解决具体问题的能力。

三、考核内容第一章质点运动学第一节质点运动的描述掌握描述质点运动及运动变化的四个物理量——位置矢量、位移、速度、加速度。

理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性。

第二节圆周运动理解运动方程的物理意义及作用。

会处理两类问题：（1）运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法；（2）已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法。

第三节相对运动掌握曲线运动的自然坐标表示法。

光的折射和反射的偏振特性

光的折射和反射的偏振特性一、引言光，作为现代科技发展的重要基础，其性质和行为一直是物理学研究的重要领域。

光的折射和反射是光最基本的性质之一，它们在日常生活中和科技应用中都有着广泛的应用。

而光的偏振现象，则是光的一种特殊性质，对于光的折射和反射过程有着重要的影响。

本文将详细介绍光的折射和反射的偏振特性，以帮助读者更深入地理解光的本质和行为。

二、光的折射和反射2.1 光的折射光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时，由于介质的光速不同，光线会产生方向上的改变。

根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在以下关系：[ n_1 (_1) = n_2 (_2) ]其中，( n_1 )和( n_2 )分别是光在第一种和第二种介质中的折射率，( _1 )和( _2 )分别是光在第一种和第二种介质中的入射角和折射角。

2.2 光的反射光的反射是指光从一种介质射到另一种介质的界面上时，一部分光会返回原介质中的现象。

根据反射定律，入射角和反射角之间存在以下关系：[ _1 = _2 ]其中，( _1 )是光在第一种介质中的入射角，( _2 )是光在第二种介质中的反射角。

三、光的偏振3.1 偏振的概念偏振是指光波中电场矢量在空间中的特定方向上的振动。

与非偏振光相比，偏振光具有特定的振动方向，这使得偏振光在某些方面具有独特的性质和应用。

3.2 偏振片的应用偏振片是一种可以使得光波中的电场矢量在特定方向上振动的光学元件。

通过偏振片，可以实现对光的偏振状态的控制和调节。

当偏振片的偏振方向与光波的振动方向平行时，偏振片允许光通过；当偏振片的偏振方向与光波的振动方向垂直时，偏振片则阻止光通过。

3.3 马吕斯定律马吕斯定律是描述偏振光通过偏振片时，光强与偏振片的偏振方向之间的关系。

当偏振片的偏振方向与光波的振动方向平行时，光强达到最大值；当偏振片的偏振方向与光波的振动方向垂直时，光强达到最小值。

4.1 折射的偏振特性当偏振光通过介质时，由于介质对不同振动方向的电场矢量具有不同的折射率，因此光在折射过程中会发生变化。

物理学原理及工程应用2【11】光的偏振

第11章光的偏振艳阳高照时，为什么偏光镜可以滤除路面或水面的漫反射光？我们欣赏立体电影时，为什么要佩戴一副特殊的眼镜？液晶屏幕无处不在，手机、电脑、电视……，液晶屏幕是如何成像的呢？这些都与光的偏振特性密切相关。

本章将介绍光的偏振的现象、原理及其应用。

11.1偏振光和自然光11.1.1 线偏振光光的干涉和衍射现象说明了光的波动性，那么光是横波还是纵波呢？光的偏振现象说明了光的横波性。

光的电磁理论指出，光是电磁波，电场强度矢量!E和磁场振动方向与波的传播方向垂直，并且它们之间也相互垂直，如图11-1。

实验指出，感光作用、生理作用等大多数光学现象都是由电场强度矢量!E引起的。

所以，通常我们以电场强度的方向表示光波的振动方向，将电场强度矢量!E称为光矢量。

光矢量!E与光的传播方向垂直，但是在垂直于光的传播方向平面内，光矢量!E还可能图11-1有各种不同的振动状态。

如果光矢量始终沿某一方向振动，这样的光就称为线偏振光。

如图11-1所示，沿着光的传播方向看，光矢量端点的轨迹就是一条直线。

我们把光的振动方向和传播方向组成的平面称为振动面。

由于线偏振光的光矢量保持在固定的振动面内，所以线偏振光又称平面偏振光。

光的振动方向在振动面内不具有对称性，这叫做偏振。

显然，只有横波才有偏振现象，这是横波区别于纵波的一个最明显的标志。

线偏振光可用图11-2所示的方法表示。

图中用短线和黑点分别表示在纸面内和垂直于纸面的光振动，箭头表示光的传播方向。

图11-211.1.2 自然光一个原子（或分子）每次发光所发出的波列都可以认为是线偏振光，它的光矢量具有一定的方向。

但是，一般光源（比如太阳、LED灯、日光灯管）发出的光是由大量原子的持续时间很短的波列组成，这些波列的振动方向和相位是无规则的、随机变化的。

在观测时间内，在垂直于光传播方向的平面上看，光矢量有着、不同的振动状态，可看作是无数线偏振光的混合，这种光我们称为自然光或非偏振光。

11-08 光的偏振现象

i0 + γ =
π
2
11 - 8 光的偏振现象
第十一章波动光学
i0 i0
玻璃
γ
n1 n2
i0
玻璃
γ γ
n1 n2
2）根据光的可逆性，当入射光以 γ 角从 n2 介）根据光的可逆性，可逆性质入射于界面时，质入射于界面时，此 γ 角即为布儒斯特角 .
n2 tan i0 = n1
n1 π cot i0 = = tan( − i0 ) = tan γ n2 2
11 - 8 光的偏振现象光的波动性光的波动性光波是横波光波是横波
机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝
第十一章波动光学
光的干涉、光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
11 - 8 光的偏振现象
一自然光偏振光
第十一章波动光学
一般光源发出的光中，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（向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）对称）这样的光叫自然光 . 自然光以两互相垂直垂直的互自然光以两互相垂直的互 v 无确定的相位关为独立的（无确定的相位关系）振幅相等的光振动表示 , E 一半的振动能量并各具有一半并各具有一半的振动能量 . 注意二互相垂直方向是任选的 . 互相垂直方向是任选的各光矢量间无固定的相位关系 . 符号表示
反射光为完全偏振光，且反射光为完全偏振光，振动面垂直入射面，振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光。光为部分偏振光。
1）反射光和折射光互相垂直 . ）
sin i0 n2 = sin γ n1
n2 sin i0 tan i0 = = n1 cos i0

第十三讲反射光与折射光的偏振

cos i0
sin

cos(π 2
)
i0

2
波动光学
一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角为布儒
斯特角 i0 ,问在界面 2 的反射光是什么光？
n1
i0 i0
n2
玻璃
空气
1
2
tan i0

n2 n1
i0

2
tan n1
n2
满足起偏角条件
波动光学
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

布儒斯特定律（1812年）
当
tan i0
n2 n1
时，
i0 i0
空气
n1
n2
玻璃
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。
波动光学
讨论
1、反射光和折射光互相垂直
折射定律： sin i0 n2
sin n1
布儒斯特定律：
tan i0

n2 n1
sini0 cos i0
波动光学
第十三讲反射光与折射光的偏振
波动光学
反射光与折射光的偏振
ii
n1
空气
光反射与折射时的偏振
n2
玻璃
入射面入射光线和法线所成的平面。
反射光和折射光均为部分偏振光。反射光垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动。折射光平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动。
波动光学
理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关。

反射光与折射光的偏振态

若主平面垂直于晶体解理面中的一对相对的表面时，这样的面为主截面 70o53
109o7 109o7
109o7 70o53
对于方解石晶体，
70o53
有三个主截面。
二、o光和e光的特征
4、无论是o-光还是e-光，都是线偏振光。
o-光总是垂直于o光的主平面，其结果是o-光光矢量总是垂直于光轴。
当方解石晶体旋转时，
o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双
折射
光光
e• •o
方解石晶体
一、光的双折射现象
当方解石晶体旋转时，
o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双
折射
光光
e• •o
方解石晶体
二、o光和e光的特征
1、寻常光线，o-光和非寻常光线，e-光
不遵循折射定律
e o
遵循折射定律
二、o光和e光的特征
2、光轴: 在这个方向上，o-光和e-光的传播速度
相同。
102o 102o
光轴
A
102o
注意:光轴不是一个轴，而是一个方向
78o
78o
102o
D
方解石晶体
•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。
二、o光和e光的特征
3、主平面，主截面
任意包含有光线和光轴的平面，称之为主平面。包含有o光和光轴的平面，称为o光主平面。包含有e光和光轴的平面，称为e光主平面。
的光一定为线偏振光，且振动方向与入射面垂
直，此时的入射角称为布儒斯特角（） ib
ib ib
n1
线偏振光
tgib
n2 n1
n2

第十一章【光的偏振】习题课

i0 i0
n1 n2
i0 + r0 = π / 2
r0
1.在杨氏双缝干涉装置中，若用单色自然光照射在杨氏双缝干涉装置中，在杨氏双缝干涉装置中在屏幕上能看到干涉条纹。狭缝 S ，在屏幕上能看到干涉条纹。若在双缝 S1 和 S 2 的一侧分别加一同质同厚的偏振片 P1 和 P2 ，则当 P1 与 P2 的偏振化方向相互时，平行在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹？在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹？
I1 = I0 / 2
I0
I1
I2
I3
通过第2偏振片后光强：通过第2偏振片后光强： I 2 = I 1cos 2 450 = I 0 / 4 通过第3偏振片后光强：通过第3偏振片后光强： I 3 = I 2 cos 2 45 0 = I 0 / 8 通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行．刚通过的偏振片的偏振化方向平行．若抽去第2 因为第3片与第1 (2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，仍不变．垂直，所以此时 I 3 = 0, I 1 仍不变．
（A） I 0 / 4; A （C） 3 I 0 / 32;
（B） 3 I 0 / 8; （D I 0 / 16. [C]I0 ⋅ cos 2 300 ⋅ cos 2 600 2
8、一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振一束自然光垂直穿过两个偏振片，化方向成45° 化方向成45°角．已知通过此两偏振片后的光强为 I ，则 45
偏振化和检偏器_________方向之间的夹角．和检偏器_________方向之间的夹角． _________方向之间的夹角

反射光的偏振态

反射光的偏振态：原理、应用与研究进展一、引言偏振是光的一种重要特性，描述了光波中电场矢量的振动方向。

当光从一种介质传播到另一种介质时，例如从空气入射到水面或玻璃表面，反射光和折射光的偏振态会发生变化。

本文旨在深入探讨反射光的偏振态，包括其基本原理、实际应用以及最新研究进展。

二、反射光的偏振态原理1. 布鲁斯特角当自然光以布鲁斯特角入射到透明介质表面时，反射光将成为完全偏振光，其偏振方向垂直于入射面。

布鲁斯特角是反射光与折射光之间的夹角，其正切值等于介质的折射率。

2. 菲涅尔公式菲涅尔公式描述了光在两种不同介质之间传播时的反射和折射系数。

根据菲涅尔公式，反射光的偏振态取决于入射角、介质折射率以及光的波长。

通过调整这些参数，可以实现对反射光偏振态的调控。

三、反射光的偏振态应用1. 消除反射眩光利用偏振光的原理，可以消除或减弱表面的反射眩光，提高视觉舒适度。

例如，摄影师在拍摄玻璃或水面时，可以使用偏振滤镜选择性地吸收反射光的某个偏振方向，从而降低反射眩光的影响。

2. 增强颜色饱和度通过调整入射角和折射率，可以选择性地增强或减弱某一波长范围内光的反射，从而改变物体的颜色饱和度。

这在彩色摄影、显示技术和颜色测量等领域具有广泛应用。

3. 生物显微镜观测在生物学领域，利用反射光的偏振态可以观测细胞、组织等微观结构。

偏振光显微镜通过分析反射光的偏振信息，可以揭示样品的结构、取向和生物活性等特征。

四、最新研究进展1. 超材料在反射光偏振调控中的应用近年来，超材料（metamaterials）在光学领域的应用受到了广泛关注。

超材料具有可设计的折射率、透过率和反射率等特性，为调控反射光的偏振态提供了新的途径。

研究人员通过设计具有特定微结构的超材料表面，实现了对反射光偏振态的灵活调控，为光学器件的设计和开发提供了新的思路。

2. 深度学习在反射光偏振分析中的应用随着深度学习技术的发展，越来越多的研究者尝试将其应用于光学领域。

光的偏振与折射

光的偏振与折射光是一种电磁波，在传播过程中具有偏振和折射的特性。

光的偏振是指光波电场矢量振动方向的特性，而折射则是光波从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。

本文将分析光的偏振与折射的原理和应用。

一、光的偏振光的偏振是指光波电场矢量振动方向的特性。

光的振动方向可以垂直于光传播的方向，这种光称为偏振光。

光波电场矢量的振动方向可以沿任意方向，这种光称为非偏振光或自然光。

偏振光在许多实际应用中具有重要作用，例如偏振片的应用、光通信和光显示技术等。

1. 偏振光的产生偏振光可以由自然光通过适当的光学器件产生。

其中最常见的方法是通过偏振片实现光的偏振。

偏振片的工作原理是通过对光波进行选择性吸收或反射，使光波的振动方向被限制在一个平面上。

这样，透过偏振片后就得到了偏振光。

2. 偏振的光学性质偏振光在光学传播过程中表现出一些特殊的性质。

例如，当偏振光以入射角度θ入射到介质边界上时，偏振光可以部分或完全发生反射。

反射光的偏振方向与入射光的偏振方向有关，符合反射定律。

此外，偏振光还会在介质中发生折射，折射光的偏振方向也与入射光的偏振方向有关。

二、光的折射光的折射是指光波从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。

折射现象可以通过折射定律来描述，即入射角度与折射角度之间的正弦值的比等于两种介质的光速比。

1. 折射定律折射定律描述了光波从一种介质传播到另一种介质时的折射行为。

根据折射定律，当光波从一种介质传播到另一种介质时，入射光线与法线所成的入射角（θ1）和折射光线与法线所成的折射角（θ2）的正弦值之比等于两种介质的光速比，即n1sinθ1 = n2sinθ2。

2. 折射率折射率是描述光波在不同介质中传播速度的相对性质，用n来表示。

折射率与材料的性质有关，不同材料的折射率也不同。

常见的折射率大于1，意味着光在介质中传播速度降低。

三、光的偏振与折射的应用光的偏振与折射在许多领域具有重要应用。

1. 光学器件光的偏振性质和折射规律在光学器件中得到广泛应用。

光的偏振、反射和折射产生偏振和双折射现象

e光沿不同方向的传播速率不相同，其波面是以光轴为轴的旋转椭球面.
u
正晶体
vo > ve no < ne
光轴
负晶体
光轴
vo < ve no > ne
v o Dt
·
v e Dt
·
( 平行光轴截面 )
( 平行光轴截面 )
ve
ve
vo
( 垂直光轴截面 )
21/28
vo
( 垂直光轴截面 )
二. 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法(ve>vo) )
c ( o 光主折射率) vo
o光沿不同方向的传播速率相同，其波面是球面
20/28
v o Dt
·
·
· o光
o 光的主平面
光轴
e光
e 光的主平面
(e 光振动在e 光主平面内)
e 光:
ne =
c ve
( e 光主折射率) 光轴 v o Dt
v e Dt
光轴
· · · · · · · · · · · · · · ·
5/28
形象说明偏振片的原理
通光方向
腰横别扁担进不了城门
6/28
3. 起偏自然光通过偏振片后成为线偏振光，线偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向一致。
• • •
4. 检偏用来检验某一束光是否偏振光。方法：转动偏振片，观察透射光强度的变化。自然光：透射光强度不发生变化
7/28
偏振光：透射光强度发生变化
1 1 小结：波片用于改变光的偏振态，波片用于改变光的旋向 2 4
28/28
·
·
n1 n2
·

什么是光的反射和折射

什么是光的反射和折射光的反射和折射是物理学中的基本概念，涉及到光在不同介质中传播时的现象。

下面将分别对光的反射和折射进行详细的介绍。

一、光的反射光的反射是指光线在传播过程中遇到障碍物被反射出去的现象。

光线传播到两种不同介质的表面上时，会发生反射现象。

例如，光线传播到平面镜、球面镜等光滑的表面上时，会发生反射。

1.反射定律：反射定律是描述光的反射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、反射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和反射光线分居在法线的两侧；（3）入射角等于反射角。

2.镜面反射和漫反射：根据反射面的不同，光的反射分为镜面反射和漫反射。

镜面反射是指光线射到光滑表面上的反射，如平面镜、球面镜等。

漫反射是指光线射到粗糙表面上的反射，如光线照到地面上、物体表面等。

二、光的折射光的折射是指光线在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。

光线传播到两种不同介质的界面时，会发生折射。

1.折射定律：折射定律是描述光在介质界面折射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、折射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和折射光线分居在法线的两侧；（3）入射角和折射角之间满足正弦定律：n1sin(θ1) = n2sin(θ2)，其中n1和n2分别为入射介质和折射介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。

2.斯涅尔定律：斯涅尔定律是光的折射现象的另一种表达方式，即入射光线、折射光线和法线三者之间的夹角关系：cos(θ1)/cos(θ2) = n2/n1。

3.正常折射和全反射：当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角小于入射角，这种折射现象称为正常折射；当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角大于90°，这种现象称为全反射。

通过以上介绍，我们可以了解到光的反射和折射是光在传播过程中遇到不同介质时产生的现象，它们遵循相应的定律和规律。

这些知识点对于中学生来说，是光学学习的基础内容，对于深入理解光的传播和光学设备的工作原理具有重要意义。

光的偏振

波动光学——光的偏振内容：§17－12~§17－171．自然光与偏振光2．起偏与检偏3．反射光与折射光的偏振4．双折射现象5．旋光现象6．偏振光的干涉7．非线形光学现象要求：1．了解光的偏振性；2．了解起偏与检偏，掌握马吕斯定律；3．了解反射光与折射光的偏振，掌握布儒斯特定律。

4．了解双折射现象；5．了解旋光现象；6．了解偏振光的干涉。

重点与难点：1．马吕斯定律；2．布儒斯特定律；3．双折射现象。

§17－12 光的偏振性马吕斯定律引言：光的干涉现象和衍射现象证实了光的波动性，而光的偏振现象则进一步说明了光是横波。

光的偏振现象是Malus在1809年发现的。

但是当时认为光是纵波，无法解释光的偏振现象；1817年，Young认为光是横波，偏振现象可以得到解释；Fresnel承认光是横波，解释了偏振光的干涉现象；Fresnel还发现圆偏振光和椭圆偏振光，建立了双折射理论。

根据Maxwell电磁理论，光是一种电磁波，在光与物质相互作用时，主要是横向振动着的电矢量起作用。

电矢量的各种振动状态使光具有各种偏振状态。

本部分就是讨论光的偏振，主要内容有：1．光的偏振现象及与光的偏振有关的几个概念；2．偏振光的获得与检验；3．两个定律：马吕斯定律和布儒斯特定律；4．双折射现象；5．偏振光的干涉。

一、光的偏振性：1．光的偏振性：1）横波和纵波的区别——偏振：纵波：振动方向与传播方向一致，振动方向唯一，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，振动方向不唯一，存在偏振问题。

如果把通过波的传播方向并包含振动矢量在内的平面称为振动面，则振动面与其它不包含振动矢量在内的任何平面都是不相同的，即波的振动方向对传播方向不是具有对称性。

定义：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。

只有横波才具有偏振现象，偏振现象是横波区别于纵波的一个最明显的区别。

2）光的偏振性：电场强度矢量——光矢量对于平面电磁波，光矢量E的振动方向于传播方向垂直。