光的偏振
光的偏振现象知识点总结
光的偏振现象知识点总结光的偏振现象是指光波传播时，振动方向只在一个平面上的现象。
在光学领域中，对光的偏振现象进行了广泛的研究和应用。
本文将对光的偏振现象的基本概念和相关知识点进行总结和介绍。
一、偏振光的概念偏振光是指光的电矢量围绕光的传播方向做简谐振动的光波。
光波的振动方向决定了光的偏振状态。
在偏振光中，振动方向保持不变，可以是沿着光的传播方向、垂直于光的传播方向，或者其他方向。
二、光的线偏振线偏振光是指光波的电矢量围绕光的传播方向在同一平面上振动的光波。
线偏振光可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种具有选择性吸收能力的光学元件，可以使特定方向的偏振光通过，而将其他方向的偏振光吸收或衰减。
三、偏振光的分析与检测1. 通过偏振片的旋转可以确定光的偏振方向。
当偏振片的传光方向与光的偏振方向一致时，光会通过偏振片，并且强度最大；当二者垂直时，光会被完全吸收或衰减。
2. 波片是一种具有特定相对光学轴方向和相位差的光学元件，常用于改变或调节光的偏振状态。
例如，四分之一波片可以将线偏振光转化为环形偏振光，半波片可以将线偏振光转化为逆向线偏振光等。
四、偏振光的产生1. 自然光在某些介质中经过反射、折射、散射等现象后，会发生偏振现象。
例如，水平面上的太阳光照射到水面上，反射的光将会偏振为水平方向的线偏振光。
2. 人工产生偏振光的方法包括使用偏振片、液晶器件、光栅等器件对光进行处理，以改变或控制光的偏振状态。
五、偏振光的应用1. 偏振片广泛应用于液晶显示器、电子产品以及光学仪器中，用于改善图像的质量、增强对比度等。
2. 通过偏振镜的使用，可以消除或减弱反射光，防止眩光，提高摄影品质。
3. 偏振光在光学通信、光存储等领域也有着重要的应用。
总结：光的偏振现象是光学中的重要概念，涉及到光的振动方向和变化规律等知识点。
通过对光的偏振现象的深入了解和研究，可以应用于许多实际场景中，如光学显示器、摄影、通信等领域。
对于理解和应用光学原理以及推动光学技术的发展具有重要意义。
光学中的光的偏振与衍射
光学中的光的偏振与衍射光的偏振与衍射是光学领域中重要的概念。
光的偏振指的是光的电场振动方向，在不同的介质中传播时会发生变化。
而光的衍射是指光线经过一个绕射物体或者通过孔隙时产生的光的分散现象。
本文将介绍光的偏振和光的衍射的基本原理和应用。
一、光的偏振光的偏振是指光波中电场振动方向的变化。
一般来说，自然光是无偏振的，它的电场振动方向在各个方向上都是不确定的。
但是在某些情况下，光的振动方向会被限制在一个平面上，这就是偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现。
偏振片是具有规则排列的分子链，当自然光通过偏振片时，只有与分子链排列方向相同的光能够透过，而其他方向的光则被阻挡。
因此，偏振片可以将自然光转化为偏振光。
光的偏振在许多领域中都有重要应用，例如显微镜、光学检测和光通信等。
通过控制光的振动方向，可以实现更精确的成像、检测和通信。
二、光的衍射光的衍射是指光线通过一个绕射物体或者通过一个孔隙时产生的光的分散现象。
当光线遇到一个绕射物体时，它会发生弯曲并从不同的方向分散出去。
这种现象可以用傍晚夕阳下窗户的模样来形象地理解。
光的衍射现象在日常生活中也有很多应用。
例如，CD、DVD等光盘的读取原理就是利用了光的衍射现象。
当激光光束照射在光盘表面刻有微小螺纹的部分时，光线会发生衍射，通过检测衍射光的强度和相位变化，可以将光盘上的信息解码。
此外，光的衍射还广泛应用于干涉仪、衍射望远镜等光学设备中。
通过精确地控制光的干涉和衍射现象，可以实现高分辨率的成像和测量。
三、光的偏振与衍射的关系光的偏振和衍射是密切相关的。
当偏振光通过一个孔隙或者绕射物体时，它的振动方向会发生变化，导致光的分散现象。
同样，通过控制光的偏振状态，也可以改变光的衍射效果。
例如，在光学应用中常用的偏振衍射光栅就是通过通过光的偏振和衍射相结合的技术实现的。
偏振衍射光栅可以将不同偏振方向的光分散到不同的位置，从而实现光的分光和调制。
此外，通过使用偏振光进行光的衍射实验，还可以研究物质的光学性质和结构。
《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
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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。
光的偏振与偏振定律
光的偏振与偏振定律光是一种电磁波，具有振动特性。
当光通过介质传播时，它的振动方式可以是多样的，其中之一就是偏振。
光的偏振性质对于很多光学应用和科学研究具有重要意义。
在本文中，我们将介绍光的偏振现象及其相关的偏振定律。
一、光的偏振现象光的偏振是指光波中电场矢量振动方向的特性。
普通光是一种无偏振光，即电场矢量在各个方向上都随机振动，没有明显的偏好方向。
而偏振光则呈现出特定的振动方向，电场矢量只在一个特定平面上振动。
二、偏振器与透偏光要获得偏振光，常用的方法是使用偏振器。
偏振器是一种光学元件，可以选择性地传递特定偏振方向的光线，将其他方向的光线吸收或反射。
常见的偏振器有偏振片和偏振镜等。
偏振片是由一系列并排的分子链组成的，这些分子链只允许一个特定方向的光通过，其他方向的光则被吸收。
当普通光通过偏振片时，只有与偏振片允许的方向相一致的光能够透过，形成透偏光。
三、马吕斯定律法国物理学家马吕斯于1808年提出了偏振定律，描述了光的偏振性质与其传播方向之间的关系。
马吕斯定律可以总结为以下几点：1. 光波的偏振方向与入射角无关：偏振方向完全由偏振器决定，与光波入射角度无关。
2. 入射光垂直于偏振方向时完全反射：当入射光的偏振方向与偏振器垂直时，光将完全被反射。
这一现象被称为布儒斯特角。
3. 入射光与偏振方向平行时完全透射：当入射光的偏振方向与偏振器平行时，光将完全透过偏振器。
四、偏振光的应用光的偏振性质在很多领域都有广泛的应用，以下是其中的几个例子：1. 3D电影与电视：在3D电影和电视中，通过使用偏振光的特性来实现立体影像效果。
观众戴上特制眼镜，每只眼睛只能看到不同方向的偏振光，从而形成立体影像。
2. 液晶显示屏：液晶显示屏是光的偏振特性的应用之一。
通过在液晶屏幕中引入偏振片和电场，可以控制液晶分子的排列方向，从而控制光的透过与阻塞，实现图像显示。
3. 光传输与通信：在光传输与通信系统中，利用光的偏振性质可以增加信号的传输容量和稳定性。
光的偏振
1.光的五种偏振状态 自然光 线偏振光 部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光ห้องสมุดไป่ตู้
七种偏振态的检验 把检偏器对着被检光旋转一周，若得到 两明两零 光强不变 两明两暗
在光路中插入1/4波片,并使光轴与检 在光路中插入1/4波片， 再旋转检偏器，若得 得的暗方位相重合,再旋转检偏器,若
线 偏 振 光
讨论题三：一束线偏振光垂直入射到1/4波片,试说明下列各种情况 的透射光的偏振态 (1)光振动平行于光轴或垂直于光轴 -------线偏振光 (2)光振动与光轴的夹角为π/4-------圆偏振光 (3)光振动与光轴的夹角为一般值(除上述特殊值外)----椭圆偏振光 讨论题四：用什么方法可以区分1/4波片和1/2波片? 讨论题五：用什么方法可以鉴别入射光是(1)自然光,(2)线偏振光, (3)部分偏振光,(4)圆偏振光,(5)椭圆偏振光
两明 两零 则为
光强 不变 则为
两明 两暗 则为 自加 然圆 光偏 光
两明 两零 则为 椭 圆 偏 光
两明两暗 但暗方位 与未插入 1/4波片时 相同则为
两明两暗 但暗程度 与前不同 则为
圆 偏 光
自 然 光
部 分 偏 光
自椭 然圆 光偏 加光
2.偏振片起偏和检偏 I0
I0 2
• • •
3.马吕斯定律
讨论题一：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MN），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MN平行， 这时旋转偏振片，观察到有消光位置，则这束单色光是 。 椭圆偏振光 讨论题二：一束圆偏振光(1)垂直入射到1/4波片,透射光的偏振态 -------线偏振光 (2)垂直入射到1/8波片,透射光的偏振态 -------椭圆偏振光
光的偏振概念
光的偏振概念
光的偏振是指光的电磁波在传播过程中，电场矢量振动方向的变化规律。
通俗地说，就是光波在空间中振动的方向。
它是光学中一个重要的概念，对于解释和理解许多现象都有着重要的作用。
在自然界中，大部分光都是非偏振光，也就是说光波在空间中振动方向随机分布。
但是，在某些情况下，我们需要使用偏振光来进行实验或者研究。
例如，在显微镜、太阳眼镜、液晶显示屏等领域都需要使用偏振光。
那么如何产生偏振光呢？最常用的方法就是通过偏振片来实现。
偏振片可以使得只有一个方向上的电场矢量能够通过，而其他方向上的则会被吸收或反射掉。
因此，在经过一次偏振片后，原本非偏振光就变成了具有特定方向上电场矢量的偏振光。
除了通过偏振片产生偏振光外，还有其他一些方法可以实现。
例如，在自然界中存在着一种叫做双折射的现象，它可以使得光线在经过一些特殊材料时被分成两束，这两束光的振动方向不同，因此可以实现偏振。
在实际应用中，偏振光有着广泛的应用。
例如，在显微镜中，使用偏
振片可以使得样品中的不同结构反射出不同颜色的光线，从而更加清晰地观察样品结构。
在太阳眼镜中，使用偏振片可以过滤掉太阳辐射中的非常强的非偏振光，从而保护眼睛。
在液晶显示屏中，则是通过控制偏振方向来实现像素点的显示。
总之，光的偏振是一个重要而又神奇的概念。
它不仅仅是理论上的研究对象，在实际应用中也有着广泛的应用。
对于理解和解释许多现象都有着重要作用。
光的偏振与解析
光的偏振与解析光的偏振是指光波中电场矢量的振动方向，通常分为垂直偏振和水平偏振两种情况。
解析是实验或理论手段中的一种方法，通过将复杂的振动分解为简单的分量以便进行研究和理解。
在光学领域，解析是一项重要的技术，广泛应用于材料的研究、波长判断、显微镜观察等。
一、偏振光的概念及产生方式光是由电磁波组成的，电磁波的电场和磁场垂直传播方向，能够在空间中产生振动。
当光波中电场矢量的振动方向沿特定方向振动时，称为偏振光。
偏振光的振动方向可以是任意方向。
产生偏振光的方式有多种，其中最常见的是通过偏振片。
偏振片是一种特殊的光学材料，能够选择性地通过某一方向的光。
通过旋转偏振片的方向，我们可以控制光的偏振方向。
其他产生偏振光的方式还包括通过反射、折射、散射等光学现象。
二、偏振光的性质及应用1. 偏振光的消光现象当两个偏振片的偏振方向垂直时，偏振光透过第一个偏振片后，再经过第二个偏振片会被完全拦截，现象称为消光。
这种现象常用于制作偏振片的光学实验中。
2. 波片的工作原理波片是一种能够改变光振动方向的光学元件。
根据波片的结构和材料性质，可以将偏振光转换为另一种偏振方向。
常见的波片包括四分之一波片和半波片，它们在光学仪器中被广泛应用。
3. 偏振光在显微镜中的应用偏振光显微镜是一种能够观察材料结构和性质的重要工具。
偏振光显微镜使用偏振光通过样品后，通过旋转偏振片或者样品，观察样品对光的偏振性质的响应。
这种技术对于材料的研究和分析具有重要意义。
三、解析光的偏振状态解析是分离复杂振动为简单分量的过程，对于光学中的偏振光同样适用。
解析光的偏振状态可以通过偏振光通过波片后的变化来进行研究。
1. 解析偏振光的工具解析光的工具主要有偏振片和光学元件。
通过选择合适的波片和分析器，我们可以将偏振光分解为垂直和水平方向的分量。
2. 根据解析光的特性进行研究解析光可以帮助我们了解光在材料中的传播方式和性质。
通过解析偏振光，我们可以研究材料的各向异性、晶格结构等有关光的性质的信息。
光的偏振
晶体中：
d
Ao A sin 沿光轴方向； Ae A cos 垂直光轴方向 2 ( no ne ) d 射出晶体后： 合振动情形： 0, ,2 为线偏振光；
Ao Ae , 2 为圆偏振光； Ao Ae , 是其它角时，为椭圆偏振光。
e光
e光 上述两种棱镜得到的偏 振光质量非常好，但棱 镜本身价格很高，因而 使用较少。
e
o
o光
四、吸收法产生偏振光
二向色性
晶体对相互垂直的两个光振动分量具有选择吸收的性能 ，称为二向色性。
将二向色性的晶体涂敷于透明薄片上，就成为偏振片。 偏振片是常用的起偏器和检偏器，每个偏振片上都标有 偏振化方向。
1 I1 I 0 2
1 I 2 I 0 cos 2 60 2
I2 1 2 1 cos 60 0.125 I0 2 8
(2) 有吸收时，有
I2 1 1 2 (1 10%) 0.10 I0 8 10
五、偏振光的干涉
椭圆偏振光
起偏器 光轴
A
晶片
Ao Ae
α ，I 0 2
— 消光
例 一束自然光和线偏振光的混合光，垂直通过一偏振片。 当偏振片以光线为轴旋转一周时,发现其最大光强为最 小光强的5倍。
求 入射光中两种光线光强的比值 解 设自然光的光强为I0 ,偏振光的光强为I
1 I max I 0 I 2 1 I min I 0 2
I 2I 0
I max 5I min
I0 1 I 2
入射光中自然光与线偏振光的光强之比为1/2
例 有两个偏振片，一个用作起偏器，一个用作检偏器。当 它们的偏振化方向之间的夹角为30 o时，一束单色自然 光穿过它们，出射光强为I1 ；当它们的偏振化方向之间 的夹角为60 o时，另一束单色自然光穿过它们，出射光 强为I2 ，且 I1 = I2 。 求 两束单色自然光的强度之比。
大学物理光的偏振
（A）
玻璃门表面的 反光很强
（B）
用偏光镜减弱 反射偏振光
（C）
用偏光镜消除 反射偏振光， 使玻璃门内的 人物清晰可见
例1：一束自然光从空气射向一块平板玻璃，设入射角等于布 儒斯特角，则在界面2的反射光为（ B ）
A)自然光 B) 线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面 C)线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面 D) 部分偏振光
z
y x
左旋光 . 分 右旋光 .
实际为相差为 /2 两垂 直方向线偏振光的合成
部分偏振光 partial polarized light
光矢量振动方 向的角分布不均匀
部分偏振光示意图
=
+
光矢量投影
部分偏振光可视 为自然光与线偏振光 的叠加。
自然光经反射或折射后得到的光多为部分偏振光。见§24-3
光的偏振
的电场光强实度质E上 称是为电光磁矢波，量电。磁波都是横波。通常把光波中
对确定的传播方向，光矢量可能 的方向并不唯一。
所谓偏振是指：光矢量总是与光
的传播方向垂直的特性。 事实上就是电磁波的横波性
光矢量
传播方向
光矢量 振动方向
光的偏振
本章主要内容
§24-1 光的偏振状态 §24-2 线偏振光的获得与检验 §24-3 反射和折射时光的偏振
§24-1 光的偏振状态
偏振态——光矢量的振动状态。（振动方向及其角分布）
非偏振光 通常光有三类不同的偏振态： 完全偏振光
部分偏振光
非偏振光——自然光
光矢量角分布均匀
在垂直于传播方向的平面上，沿各方向振动光矢量都 有，分布均匀，具有轴对称性，而且振幅相等、没有固定 的相位关系。
光的偏振与光电效应
光的偏振与光电效应在日常生活中，我们经常使用光和光学器件，但是对于光的性质和特性却往往了解甚少。
光的偏振和光电效应作为光学领域中的两个重要概念，对于我们理解光的本质和应用具有重要意义。
一、光的偏振在光学中，我们通常将光视为一种电磁波。
而光的偏振则说明了光波振动方向的特性。
偏振光是指光波中只存在一个确定的振动方向，而不是在所有方向上均匀振动。
这种偏振性质使得偏振光在很多应用中发挥了关键作用。
1.1 光的偏振特性英国科学家麦克斯韦尔在19世纪发现，光波的振动方向与电场的振动方向垂直。
根据光的偏振特性，我们可以将光分为水平、垂直和其他任意方向的偏振光。
1.2 偏振光的应用由于偏振光具有确定的振动方向，因此在光学通信、显微镜、液晶显示器等领域有着广泛的应用。
例如，在液晶显示器中，通过控制偏振片的方向，可以实现显示屏的亮度和颜色的调节。
二、光电效应光电效应是指光照射到物质表面后，材料中的电子被激发而跃迁到导带中的现象。
光电效应的研究对于理解光与物质相互作用过程和应用于光电器件具有重要的意义。
2.1 光电效应的基本原理根据爱因斯坦的解释，光电效应的产生是由于光的能量激发了物质中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
光电效应的明显特点是跟光照射强度及光频率有关。
2.2 光电器件的应用光电效应在现代科技中有着广泛的应用。
例如，太阳能电池就是一种利用光电效应将光能转化为电能的器件。
另外，光电效应还应用于光电传感器、光电二极管等光学器件中，广泛应用于通信、测量和图像处理等领域。
三、光的偏振与光电效应的关联光的偏振和光电效应看似是两个相互独立的概念，但实际上它们之间存在一定的联系。
在光电效应中，光的偏振会影响光子对物质表面的能量传递。
例如，当偏振光垂直于金属表面时，光电效应更容易发生。
此外，光电效应又可以用于检测光的偏振。
通过对光电效应产生的电流方向和强度进行测量，可以判断光的偏振方向和强度。
光的偏振和光电效应作为光学中的两个重要概念，在理论和应用方面都有着广泛的研究价值。
光的偏振现象
光的偏振现象
光的偏振现象是光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象。
只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。
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）。
凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。
偏振光包括如下几种：
①线偏振光，在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。
②部分偏振光，光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。
自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。
③椭圆偏振光，在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。
迎着光线方向看，凡电矢量顺时针旋转的称右旋椭圆偏振光，凡逆时针旋转的称左旋椭圆偏振光。
椭圆偏振光中的旋转电矢量是由两个频率相同、振动方向互相垂直、有固定相位差的电矢量振动合成的结果(见波片)。
④圆偏振光，旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏振光的特殊情形。
人们利用光的偏振现象发明了立体电影，照相技术中用于消除不必要的反射光或散射光。
光在晶体中的传播与偏振现象密切相关，利用偏振现象可了解晶体的光学特性，制造用于测量的光学器件，以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制等技术手段。
光的偏振现象与解释
光的偏振现象与解释在日常生活中，我们经常会遇到各种各样的光现象。
其中之一就是光的偏振现象。
光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向与空间位置的关系。
本文将探讨光的偏振现象的原理及其解释。
一、光的偏振现象的原理光是一种电磁波，它的振动方向可以与其传播方向垂直，这种光波称为非偏振光。
而偏振光则是指光波在传播过程中，只在一个特定的方向上振动。
1.1 偏振光的产生当光波通过某些特定的材料或经过反射、折射等物理现象时，会发生偏振现象。
其中最常见的产生偏振光的方式有：a) 反射：当光波从一个介质射向另一个介质时，会发生反射现象。
反射光中的电场振动方向与入射角度有关，若入射角度等于一定的值，反射光中的振动方向只在一个平面上，这就是偏振光的产生。
b) 透过偏振器：偏振器是一种特殊的光学器件，它可以选择性地允许某个方向上的光波通过，而阻止其他方向上的光波通过。
通过偏振器透射的光波就是偏振光。
1.2 光的偏振方式根据光波振动方向与传播方向的关系，光的偏振可以分为三种方式：a) 线偏振：光波的振动方向沿着一条直线传播，可以进一步分为水平偏振和垂直偏振两种。
b) 圆偏振：光波的振动方向按着圆的路径传播，可以进一步分为正旋圆偏振光和反旋圆偏振光。
c) 椭圆偏振：光波的振动方向按着椭圆的路径传播，可以进一步分为长轴偏振和短轴偏振。
二、光的偏振现象的解释对于光的偏振现象，现有两种主要的解释方法：波动理论和量子理论。
2.1 波动理论的解释波动理论认为光是一种电磁波。
根据波动理论，光的偏振现象可以通过以下方式解释：a) 波动面解释：当光波通过偏振器时，偏振器会限制光波中振动方向只有一个平面上的分量通过，从而实现光的偏振。
b) 干涉解释：波动理论还可以解释产生偏振光的干涉现象。
当两束偏振方向不同的光波相干叠加时，它们之间会发生干涉，而干涉现象就是光的偏振现象的一种解释。
2.2 量子理论的解释量子理论认为光是由光子组成的粒子。
根据量子理论，光的偏振现象可以通过以下方式解释：a) 旋量解释：根据量子理论中的旋量概念，光子有特定的自旋方向。
光的偏振
由于这两个光矢量之间没有固定的相位差，是
非相干光，因此不能把这两个光振动再合成为一个
稳定的线偏振光。 自然光在光路图中的表示法
三、部分偏振光
自然光在传播过程中，由于外界的某种作用，
造成各个振动方向上的强度不相等，使某一方向 的振动比其他方向占优势，这种光叫部分偏振光。
S光；另一个分量的振动在入射面内，称之为P光。
对于入射自然光，两者强度相等。实验发现，
反射光中总是S光成分多于P光成分；折射光中总 是P光多于S光。
二、布儒斯特定律
实验发现：反射光的偏振化程度与入射角有关， 当入射角i等于某一特定值i0时，反射光是光振动 垂直于入射面的线偏振光（S光）。这个特定的 入射角i0叫做起偏振角或布儒斯特角。 入射
.
. . . .
起偏器
检偏器
线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
线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
线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
线偏振光通过பைடு நூலகம்转的检偏器， 光强发生变化
2
M′
当 0时, 则 I I 0 , 透射光强最大
当
2
时, 则 I 0, 透射光强为零消光) (
当0
2
时, 则 0 I I 0
§12.9 反射和折射时产生的偏振 布儒斯特定律 一、反射和折射起偏
光的偏振度计算公式
光的偏振度计算公式光的偏振度是描述光的偏振特性的一个重要参数，它的计算公式在光学研究和实际应用中都有着关键的作用。
咱先来说说啥是偏振度哈。
偏振度简单来说，就是衡量光的偏振程度有多“纯”。
比如说，完全偏振光，那偏振度就是 1 ；而自然光呢，偏振度就是 0 。
偏振度的计算公式是：P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) 。
这里的Imax 是指通过检偏器后光强的最大值，Imin 则是光强的最小值。
为了让您更明白这公式咋用，我给您讲个我自己的经历。
有一次，我带着学生们去做光学实验。
实验台上摆满了各种光学仪器，分光镜、偏振片啥的。
其中一个小组在测量光的偏振度时遇到了点小麻烦，怎么都算不对。
我过去一看，原来是他们把光强的最大值和最小值搞混了。
我就给他们重新演示了一遍，拿着偏振片慢慢转动，让他们仔细观察光强的变化，找到最大值和最小值。
然后再按照公式去计算偏振度。
看着他们恍然大悟的表情，我心里可欣慰了。
在实际应用中，光的偏振度计算公式用处可大了。
比如说在通信领域，利用偏振光来传输信息，就需要准确计算偏振度，以保证信息传输的质量和效率。
还有在材料研究中，通过测量材料对偏振光的反应，计算偏振度，可以了解材料的光学特性。
再比如说，在天文观测中，星光也有偏振现象。
通过测量偏振度，天文学家可以了解恒星周围的物质分布和磁场情况。
这就好像给我们打开了一扇了解宇宙的新窗口。
回到咱们的公式，要想准确计算偏振度，首先得精确测量光强的最大值和最小值。
这就要求实验设备要精密，操作要细心。
一点点的偏差都可能导致结果的不准确。
总之，光的偏振度计算公式虽然看起来简单，但要真正理解和运用好它，还需要我们不断地学习和实践。
就像我和学生们做实验一样，只有亲手操作，才能真正掌握其中的奥秘。
希望通过我的讲解，您对光的偏振度计算公式能有更清楚的认识和理解。
光的偏振
y
左旋光 分 右旋光
. .
光矢量均匀转动 （以光的频率）
实际为相位差为某个确定值的两垂直方向线偏振光的合成
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
相位差 /2 y E
0
相位差 /2 传播方向 x y x
/2
z
某时刻右旋圆偏振光 E 随 z 的变化
3.部分偏振光
部分偏振光示意图 光矢量振动方 向的角分布不均匀
负晶体
A E 光轴 F
B E’ F’
•
O
•
e
出射两束偏振方向相互垂直的线偏光
光 轴
o, e在方向上 虽没分开，但 速度上是分开 的。
光 轴
§11-5
椭圆偏振光和圆偏振光的获得
线偏振光通过晶片，可产生椭圆偏振光 寻常光和非寻常光的振动方向 相互垂直，在入射点的初相相等。 如果出射时相位差： 2 2
二、 马吕斯定律
I0
E0 I
P E=E0cos
P
I E
2
I 0 E 02
马吕斯定律（1809）
I I 0 cos 2
若： 0，则： I max I0 I
若： ，则： 0 I 2
——消光
例1:在透振方向正交的起偏器M和检偏器N之间，插入一 片以角速度 旋转的偏振片P，入射自然光强为 I 0 ， 求:由系统出射的光强是多少？
γ
(接近线偏振光)
在以下五个图中，右边四个图表示线偏振光入射于两种 介质分界面上，最左边的一个图表示入射光是自然光。n1、 n2为两种介质的折射率，图中入射角i0＝arctg(n1/n2)，i≠i0。 试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短 线把振动方向表示出来。
光学中的光的偏振与反射
光学中的光的偏振与反射光的偏振是指光在传播过程中，振动方向沿着特定方向进行的现象。
光在空间中传播时，其电场矢量在垂直于传播方向的平面内振动，这个平面称为光的假设振动方向。
而光的反射则是指光线从一种介质表面射向另一种介质时，光线改变传播方向的现象。
一、光的偏振光的偏振是指光波在空间中振动方向固定的现象。
光波的振动方向垂直于其传播方向，并且只朝一个特定方向振动，这个方向就是偏振方向。
光的偏振是在特定条件下发生的，只有光的振动方向与平面波传播方向垂直，才能实现光的偏振。
光的偏振可以通过偏振片实现。
偏振片是一种过滤特定方向光波的器件，它具有特殊的光学结构，能够仅允许一个方向的振动波通过。
例如，当偏振片的偏振方向与场强方向平行时，通过的光强最大；而当偏振方向垂直于场强方向时，通过的光强最小。
这种特性使得偏振片在光学仪器和光学测量中具有重要应用。
二、光的反射光的反射是指光线从一种介质表面射向另一种介质时，光线改变传播方向的现象。
在光的反射过程中，入射角、反射角和法线构成一个平面，这个平面即为反射平面。
根据光的反射规律，入射光线、反射光线和法线在同一平面上，且入射角等于反射角。
这被称为反射定律。
根据反射定律，当入射光线的振动方向与反射平面垂直时，反射光线也会有振动方向与反射平面垂直；反之，当入射光线的振动方向与反射平面平行时，反射光线的振动方向也与反射平面平行。
在实际应用中，光的反射有着广泛的用途。
例如，平面镜的原理就是利用光的反射将光线反射出来，使得人们可以通过镜面看到物体的图像。
反射还被用于光学测量、光学通信等方面。
总结：光的偏振与反射是光学中重要的概念。
光的偏振是指光波在传播过程中，振动方向沿着特定方向进行的现象；光的反射是指光线从一种介质表面射向另一种介质时，光线改变传播方向的现象。
了解光的偏振与反射对于深入理解光学原理以及在实际应用中的运用都具有重要意义。
以上是对光的偏振与反射的简要介绍，希望能够对您有所帮助。
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？
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光的偏振
教学目标：
一．知识目标：
1．知道振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象
2．知道偏振光和自然光的区别，知道光的偏振说明光是横波
二．能力目标：
1．学习科学研究的思维方法，体会科学发展的严密性。
2．培养学生为问题设计实验、通过实验现象总结结论的能力。
三．情感目标：
1.培养良好的物理实验习惯，学会用理论指导实践，用实验来验证理论．
2.知道在学习物理的过程中，做好实验的重要性．
教学重难点
重点：
1.使学生了解偏振现象及运用光的偏振知识来解释一些常见的光学现象
2.知道只有横波才有偏振现象，知道光有偏振现象所以光是一种横波
难点：
通过两个演示实验让学生接受光有偏振现象，因为偏振是学生接触的一个新概念，所以做好两个演示实验并通过设疑如何引导学生思考，讨论,类比，推理，判断得到结论是本节教学的关键和突破口
教学方法：
教学是教师教学生学的双边活动，教师在课前必须对学生有一定了解。
高二学生已经具有一定的抽象思维能力，但光的偏振现象对他们来说是完全陌生而又抽象的，而机械波的偏振现象相对形象些。
故要本着由浅入深，新旧联系，全面系统的原则去讲课，先做好机械波模拟实验，使学生认识机械波的偏振，进而认识偏振是横波特有的现象作为知识铺垫后然后再做光的偏振实验，在分析光的偏振实验时，要引导学生理解实验的设计思路且与机械波实验相类比。
由于光的偏振现象的抽象性及学生的抽象思维能力有限，所以在教学中主要采用教师设疑，学生探讨的教学模式，让学生观察、思考、讨论，充分发表意见，这样既有利于突出重点，化解难点，又充分发挥了学生的主体性。
教具：激光源、偏振片、powerpoint课件、flash课件
教学过程：
一．新课引入：
师：通过前面几节课的学习，我们对于光的本性的认识逐步加深，我们知道了光能够产生干涉和衍射现象，而这正好说明了光应该是一种波。
而波有横波和纵波之分，由此，我们必然会想到光究竟是横波还是纵波？我们又该如何去判断和验证？
一条竹竿横着进教室进不了，给学生设下悬念（学生演示）
二、新课教学：
首先我们来回忆一下横波和纵波。
问题一：请同学回答一下横波和纵波有什么区别？
生：质点的振动方向和传播方向如果平行则为纵波；振动方向和传播方向垂直的则是横波。
师：很好。
我们从传播方向上可以区别它们。
那如果有一列波，我们肉眼观察不到它的振动情况，
问题二：比如说光波，我们该如何来判断它究竟属于横波还是纵波？（让学生思考，同桌讨论，并视情况决定是否提问。
）
师：光我们是可以常见的，但是它属于横波还是纵波我们好象没有办法判断。
现在我提供一种判断横波和纵波的方法，请同学们看看能不能在这个基础上也设计一个判断光是横波还是纵波的方法。
（课件1的演示，纵波能够通过，而横波必须在特定情况下才能够通过）
问题三：好，现在就请同学们帮我设计一个能够判断光是横波还是纵波的实验。
（让学生回答，筛选出合适的方案）
师：这个方案不错，不过我们还得再仔细考虑一个问题：那就是这个狭缝的宽度大概有多少？我们不难想象，如果缝很宽，那不管怎么转动光还是可以穿过来的，因此，缝的宽度要小于光波的振幅。
好象很不容易做到。
幸好科技发达，这个问题科学家已经问我们解决了。
取出偏振片给学生观察，并且说明该偏振片可以看成由很多细小的狭缝组成。
演示1：让学生观察黑板上的字：将一个偏振片覆盖在上面，转动，看看字迹是否会消失。
演示2：让一束电筒光束通过偏振片，让学生观察当偏振片转动时透过偏振片的光线是否会消失。
问题四：请同学们根据刚才的现象作出判断。
生：经过偏振片后的光线亮度不变，所以判断出光应该是纵波。
师：不错，这个实验现象很明白的告诉了我们，光应该是属于纵波。
很长一段时间来，科学家们也认为光应该是纵波。
但是无意中的一些实验发现了一些无法解释的现象。
下面我们就来看究竟是什么现象。
我们来观察这样的现象：
1．让激光通过偏振片，看激光束亮度的变化。
2．让两块偏振片相交转动，让学生观察黑板上的字有没有变化，让手电筒光束通过两块偏振片，转动偏振片，看透过的光束亮度有否变化？
师：如何解释这样的现象？光究竟是不是纵波？（设问）
总结：光如果是纵波，那这样的现象是无法解释的；那如果是横波，是怎样的横波呢？如何来解释看起来似乎前后矛盾的结果？
经过科学家的不懈努力，终于解决了这个问题，并且确定了光应该是横波。
也说明有些光有特定的振动方向，有些光各个方向的振动情况相同
（向学生说明自然光、偏振光）
定义：
偏振光：在垂直于传播方向的平面上只沿着一个特定的方向振动的光
自然光：与传播方向垂直的各个方向振动的光波强度都相同，这样的光称之为自然光。
（太阳、电灯等直接发出的光）
偏振：横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振。
师：我们常见的光，除了太阳、灯泡等直接发出的光为自然光外，其他大多数反射光、折射光都属于偏振光。
下面就请同学们一起来看横波的解释。
（演示flash 课件2，）
下面我们小结一下刚才的实验和结论
光的偏振现象并不罕见．除了从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光．自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振的，并且偏振方向互相垂直．
师：光的偏振现象有很多应用：
1．如果要拍摄玻璃橱窗里的陈列物或者水面之下的物体，或者远处的建筑物天空等物体，由于光的反射或者空气的散射，不容易拍摄清楚；而如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，那就可以减弱反射而使拍摄的景物清晰。
2．立体电影就是应用偏振的原理来观察的。
《立体电影》的故事
两个人去看一部新的立体电影，电影一开始就是令人紧张的滑行轨道车场面。
电影刚放映，其中的一个人的脸就变成了浅绿色。
“对不起，”他对他的同伴说，“我得离开这儿。
我觉得恶心。
”
“你能不能坐下，别像一个小孩子！”同伴要求说，“这只是一部电影。
”
一分钟后轨道车呼啸着滑下一个陡坡，第一个人呻吟着说：“我想呼吸一些新鲜空气。
”“坐下，”他的朋友小声说，“你太使我难堪了，这是一部电影。
”
几秒钟后那人脸色灰白站了起来。
“我的上帝，”他说，“我不能呆在这儿了，我一定得离开。
”“听着，”他的同伴吼叫着，“你能不能坐下，要不我们都得从这玩意儿里摔出去，去见上帝！”
这个故事无非就是告诉我们立体电影非常逼真，那它究竟是用的什么原理呢？立体电影是用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。
在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银
幕上。
这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。
从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。
左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。
这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。
观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。
这就是立体电影的原理。
当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置，这里就不涉及了。
3、光的偏振其实是一个非常有趣的现象，我们用的计算器上的液晶显示屏也用到了光的偏振原理。
光的偏振这部分内容如果深入下去其实还有很多值得研究的地方，但我们中学里不再要求深入，点到为止。
如果有兴趣的同学将来可以再去搞研究。
4、汽车车灯和前窗挡风玻璃都是偏振片偏振方向相同，且与水平方向成450.
5、据科学家研究，蜜蜂通过观察光的偏振来确定方向。
三、归纳小结：
一、光的偏振态
自然光、线偏振光、部分偏振光
二、线偏振光的获得
偏振片法、反射和折射法
三、偏振光的应用实例
照相、立体电影、汽车车灯、液晶显示、生物视觉等等
四、布置作业：
五、板书设计：
一、光的偏振态
自然光、线偏振光、部分偏振光
二、线偏振光的获得
偏振片法、反射和折射法
三、偏振光的应用实例
照相、立体电影、汽车车灯、液晶显示、生物视觉等等
教学反思：。