大学物理第13章光的偏振
《大学物理》光的偏振
符号表示
v
2. 线偏振光 (光振动只沿某一固定方向的光)
符号表示
v
v
光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面。
v
此线偏振光振动面为板面
3. 部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向 上的光振动占优势的光为部分偏振光 .
符号表示
13.12.2 偏振片 马吕斯定律
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 .
量糖计就是根据这个原理制成的。
13.12 光的偏振
光的波动性 光波是横波
光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
横波与纵波的区别
机械横波穿过狭缝
机械纵波穿过狭缝
13.12.1 自然光 偏振光
1. 自然光 ：各个方向的光矢量（无固 定的相位关系），在所有可能的方向 上的振幅都相等（轴对称）。
v
E
常把各个光矢量分解成任意两个相互垂直
的两个光矢量分量。
1. 偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向 ： 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 . 自然光通过偏振片强度减少一半。
I0
起偏器
1 2
I0
偏振化方向
起偏器：将自然光变为线偏光的光学器件 检偏器：检验光偏振态的光学器件
3. 起偏和检偏
2.马吕斯定律（1880 年）
I = I0 cos2a
I 入射偏振光的强度
I 0 出射光的强度
a 是入射的偏振光的光振
动方向与偏振片的偏振 化方向之间的夹角 Nhomakorabea马吕斯定律的证明
N
I0
M
E0
N M
E a E0
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 •
(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
中北大学物理系大学物理第十三章光的偏振练习题
第十三章光的偏振一、选择题1、三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起，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的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的光强为(A) I0 / 4．(B) 3 I0 / 8．(C) 3I0 / 32．(D) I0 / 16．［］2、自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全线偏振光，则知折射光为(A) 完全线偏振光且折射角是30°．(B) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30°．(C) 部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角．(D) 部分偏振光且折射角是30°．［］二、填空题1、要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过___块理想偏振片．在此情况下，透射光强最大是原来光强的____________倍．2、一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P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．3、用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混合光垂直照射在一偏振片上，以光的传播方向为轴旋转偏振片时，发现透射光强的最大值为最小值的5倍，则入射光中，自然光强I0与线偏振光强I之比为_________．4、某一块火石玻璃的折射率是1.65，现将这块玻璃浸没在水中（n=1.33）。
欲使从这块玻璃表面反射到水中的光是完全偏振的，则光由水射向玻璃的入射角应为__ ____．5、当一束自然光以布儒斯特角i0入射到两种介质的分界面(垂直于纸面)上时，画出图中反射光和折射光的光矢量振动方向．1。
《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。
《大学物理》光的偏振现象的研究实验
图2 二向色性起偏《大学物理》光的偏振现象的研究实验姓 名学 号 班 级桌 号 教 室实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识；2. 了解产生和检验偏振光的基本方法；3. 验证马吕斯定律；4．1/2波片，1/4波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度. 二. 实验仪器导轨和机座, 带布儒斯特窗的氦氖激光器, 激光器架, 偏振片、波片架, 滑动座(4个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（2个），1/2波片（波长632.8nm ），1/4波片（波三. 实验原理1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向。
通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。
振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，评 分教师签字图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光图3 双折射起偏原理图人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。
通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。
这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。
将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。
下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。
２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏二向色性起偏：物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。
光的衍射偏振
S2 的爱里斑边缘（第一衍射极小）相重合时， 恰可分辨两物点。
26
大学物理 第三次修订本
第13章 波动光学基础
S1
S2
θ
S1
S2
θ
S1
S2
θ
大学物理 第三次修订本
可分辨 1
刚可分辨 2
不可分辨 3
27
第13章 波动光学基础
光学仪器的最小分辨角
34
大学物理 第三次修订本
第13章 波动光学基础
光栅衍射是衍射与干涉的综合结果
单缝衍射 多缝干涉
光栅衍射
35
大学物理 第三次修订本
第13章 波动光学基础
缺级处同时满足：
光栅明纹条件
a bsin k , k 0 ,1, 2 ,
单缝暗纹条件
a sin k , k 1, 2 ,
两式相除，得 a b k a k
A1
C A2
•
B
/2
•P
•
P0
E
波带上的对应点
所发出的次波到达 P 点处的光程差均为λ/ 2 。
对于某一确定的衍射角 ，若 BC 恰好
为半波长的偶数倍，则在P点处各相邻两个子
波带干涉相消，整体将呈现为暗条纹中心。
9
大学物理 第三次修订本
第13章 波动光学基础
若 BC 恰好为半波长的奇数倍，则 P 点
爱里斑。 通常，光学仪
物点S
器中所用的光阑和 透镜都是圆的，所
像S´
L
以研究圆孔夫琅禾费衍射，对评价仪器成像质
量具有重要意义。
当两个物点距离足够小时，就存在能否分 辨的问题。
大学物理下光的偏振PPT课件
反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为
大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象
大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象在大学物理中，光是一个重要的研究对象。
它的性质和现象被广泛研究和应用。
其中，光的偏振现象是一个引人注目的课题，它与光的振动方向密切相关。
本文将对大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象展开论述。
一、光的偏振光的振动方向光是一种电磁波，具有电场和磁场的振动。
在传播过程中，光的电场和磁场垂直于传播方向，在空间中形成一个电矢量和磁矢量的交叉振动。
这种交叉振动的方向就是光的偏振方向，也称为光的振动方向。
光的振动方向可以在不同平面上进行，我们称之为线偏振光。
常见的线偏振光有水平偏振光、垂直偏振光、左旋偏振光和右旋偏振光。
水平偏振光和垂直偏振光的振动方向分别沿着水平和垂直的方向，左旋偏振光和右旋偏振光的振动方向则绕着传播方向旋转。
二、光的偏振现象光的偏振现象指的是光在与物体接触或经过物质介质时，会发生振动方向的改变。
这一现象主要与介质的性质以及光的入射角度有关。
1. 介质的探测性质介质对光的振动方向的选择性吸收作用称为偏振。
不同的介质对不同方向的振动光有不同的吸收度，导致振动方向被选择性地吸收和消除。
光通过经过介质后，原本包含各个方向振动的非偏振光变成了具有特定振动方向的偏振光。
2. 偏振器为了研究和应用偏振光，人们设计了偏振器来选择或产生具有特定振动方向的光。
偏振器是一种能够透过特定方向光的光学装置。
通过偏振器，我们可以选择性地得到特定方向的偏振光。
3. 双折射某些物质在光的传播过程中会改变其折射率，导致光的传播速度和波长的变化。
这种现象被称为双折射。
双折射现象使得经过此类物质的光出现了两个不同的折射光线，其振动方向也会发生变化。
三、光的偏振现象的应用光的偏振现象在生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 偏振光在偏振镜中的应用偏振镜是一种光学器件，能够透过或者阻挡特定方向的偏振光。
偏振镜应用于太阳镜、摄影镜头等领域，能够有效减少光的反射和折射，提高图像的清晰度。
2. 光的偏振在液晶显示技术中的应用液晶显示屏的原理就是利用光的偏振和双折射现象。
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。
大学物理光的偏振
大学物理光的偏振在我们日常生活中，光无处不在。
从清晨的第一缕阳光到夜晚的璀璨灯光，光一直陪伴着我们。
然而，在大学物理的领域里，光的性质远不止我们肉眼所看到的那么简单。
其中，光的偏振就是一个引人入胜且具有重要应用价值的特性。
要理解光的偏振，首先得从光的本质说起。
光是一种电磁波，它的电场和磁场在空间中垂直且同步变化。
一般情况下，自然光中的光波振动方向是随机的，各个方向上的振动幅度相同。
但当光经过某些特殊的处理或在特定的环境中传播时，就会出现偏振现象，即光波的振动方向变得有规律起来。
偏振光可以分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
线偏振光的振动方向始终在一个固定的直线上，就好像一列整齐排列的士兵，步伐一致。
圆偏振光和椭圆偏振光则相对复杂一些，它们的振动方向会随着时间的推移而发生规律的变化。
那么，光为什么会偏振呢？这通常与光与物质的相互作用有关。
比如，当光通过某些晶体时，由于晶体内部结构的特殊性质，只有特定方向振动的光能够通过，从而产生偏振光。
这种现象被称为晶体的双折射。
此外，反射、散射等过程也可能导致光的偏振。
光的偏振在实际生活中有许多重要的应用。
偏光太阳镜就是一个常见的例子。
在强烈的阳光下，地面和水面的反射光往往是部分偏振光，会给我们的眼睛带来不适和干扰。
偏光太阳镜能够阻挡这些偏振光，让我们看得更清晰、更舒适。
在摄影领域，偏振镜也发挥着重要作用。
它可以减少非金属表面的反光，增强色彩饱和度和对比度，使拍摄的照片更加清晰和生动。
在科学研究中，光的偏振更是一种强大的工具。
例如，在化学和生物学中，利用偏振光可以研究分子的结构和排列。
在天文学中，通过分析来自遥远天体的偏振光，可以获取有关天体磁场和物质分布的信息。
在通信领域，偏振复用技术可以大大提高光通信的容量和效率。
通过在同一根光纤中同时传输不同偏振态的光信号，实现了更多信息的传输。
要研究光的偏振现象，我们需要一些专门的仪器和实验方法。
偏振片是最常用的工具之一。
大学物理实验光的偏振
大学物理实验光的偏振
光的偏振是指光在传播时，电场矢量的振动方向只能沿着某一特定方向，而不能沿着
所有方向振动。
光的偏振是光的一个重要性质，也是光学重要的研究内容之一。
我们可以通过光的偏振，来研究光的各种性质。
光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和
椭偏振三种类型。
实验中，我们可以使用偏振片和偏振光源来研究光的偏振。
下面我介绍两个光的偏振
实验。
我们可以使用偏振片来观察光的偏振现象。
偏振片本身的作用是把不偏振的光线变成
具有偏振性质的光线。
实验步骤：
1.将偏振片放在光源的前面，并让光通过偏振片。
2.将第二个偏振片放在第一个偏振片的后面，并使两个偏振片的透振方向相互垂直。
3.观察通过第二个偏振片的光，发现光线的亮度发生变化，当两个偏振片的透振方
向平行时，光的亮度最大，当两个偏振片的透振方向垂直时，光变暗。
实验原理：
我们可以通过双折射晶片来产生圆偏振光，然后通过偏振片观察光的偏振现象。
3.观察通过偏振片后的光线，可以发现无论偏振片的透振方向如何调整，光的亮度
都不会发生变化。
这是因为圆偏振光在所有方向都具有相同的偏振性质，无论用任何方
向的透振片都不会改变其偏振性质。
圆偏振光是指光的电场振动方向沿着一个圆周运动。
这种光不具有特定的偏振方向，
无论用任何方向的偏振片都可以通过。
总结
光的偏振是光学重要的研究内容之一。
我们可以通过偏振片和偏振光源的实验，研
究光的偏振现象。
本文介绍了光通过偏振片和双折射晶片形成的圆偏振光的实验，希望
对读者有所帮助。
大学物理中的光的偏振问题
大学物理中的光的偏振问题光的偏振问题是大学物理中一个重要且深奥的话题。
光的偏振现象在自然界和科技应用中都有着广泛的应用。
本文将从光的偏振现象的基本概念开始介绍，然后探讨光的偏振原理和相关实验，最后讨论光的偏振在生活和科技中的应用。
一、光的偏振概述光是一种电磁波，具有波动性和颗粒性。
光的偏振是指光波传播过程中电场矢量振动方向的固定性。
光波不同于机械波，其电场矢量在垂直于传播方向的平面内振动，我们把这个平面称为偏振方向。
光的偏振可以通过偏振片进行实验观察，常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。
二、光的偏振原理光的偏振原理可以通过振动模型和波动理论来解释。
在振动模型中，光被认为是垂直于传播方向的电场和磁场的振动。
假设光是垂直于传播方向的电场振动的话，我们可以把光的偏振方向定义为电场矢量的振动方向。
而在波动理论中，光波被认为是由电场和磁场相互作用产生的。
三、光的偏振实验为了观察和测量光的偏振，科学家们开展了一系列实验。
其中最经典的实验是马吕斯实验。
马吕斯实验利用了偏振片和光的干涉现象。
通过调整偏振片与光光路之间的相对角度，可以观察到不同偏振方向的亮度变化。
通过这种实验可以研究光的偏振现象和性质。
四、光的偏振应用光的偏振在生活和科技中有许多应用。
其中应用最广泛的就是偏振光的显示技术。
液晶显示器、3D电影和太阳镜等都是利用了偏振光的特性来实现对光的控制。
此外，在光通信、光纤传感等领域，光的偏振也起着重要的作用。
光的偏振还可以应用于显微镜、天文学和生命科学等领域，为科学研究和技术发展带来了诸多便利。
综上所述，光的偏振是一个涉及物理学基础理论和实验应用的重要课题。
通过理论和实验的研究，我们可以更好地理解光的偏振现象以及其在生活和科技中的应用。
光的偏振问题的深入研究将为我们揭示光传播和相互作用的更多奥秘，并为光学科学的发展提供更多的可能性。
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。
大学物理光的偏振与反射定律
大学物理光的偏振与反射定律光是一种电磁波，具有波动和粒子性质。
在传播过程中，光的偏振和反射定律是重要的现象和规律。
本文将详细探讨光的偏振和反射定律，以及相关的实验和应用。
一、光的偏振1. 偏振现象的发现19世纪初，法国物理学家马拉斯发现了光的偏振现象。
他通过将光通过偏振片进行实验观察，发现光只有在特定方向上通过，其他方向上被屏蔽。
这一实验揭示了光既具有波动性，也具有粒子性。
2. 光的偏振方向光的偏振是指光波中电场矢量振动的方向。
光可以沿任意方向振动，但在实际观察中，我们常常将光的振动方向分为两类：线偏振光和圆偏振光。
线偏振光的电场矢量沿着一条直线振动，而圆偏振光的电场矢量在平面内呈圆周运动。
3. 产生偏振光的方法产生偏振光的方法有很多，其中包括：- 自然光通过偏振片：自然光通过偏振片时，只有与偏振片的偏振方向一致的光能够透过，其他方向的光会被吸收或反射。
- 偏振器：偏振器是一种特殊的光学元件，可以自行分离光波中的不同偏振分量，使得只有特定偏振方向的光通过。
二、反射定律1. 反射现象的描述当光从一种介质（如空气）射向另一种介质（如玻璃）时，光波会发生反射。
反射是光线从介质界面上被弹回的现象。
2. 反射定律的表达反射定律是描述入射角、反射角和界面法线之间关系的规律。
根据反射定律，入射角和反射角的平面与界面的法线在同一平面内，并且入射角等于反射角。
3. 折射定律与反射定律的关系折射定律也是光在界面上的另一个重要规律。
根据折射定律，光线从一种介质射向另一种介质时，入射角和折射角的比值等于两种介质的折射率比值。
反射定律和折射定律是光在界面上的基本规律，它们共同决定了光的传播。
三、光的偏振与反射定律的应用1. 偏振光的应用偏振光在科学研究和工程技术中具有广泛的应用，如：- 光学显微镜：偏振光可以增强显微镜的分辨率，提高观察样品的效果。
- 液晶显示器：液晶显示器利用偏振光的旋转和吸收特性来显示图像。
- 偏振滤镜：偏振滤镜可以调节光的强度和偏振方向，常用于摄影和光学实验中。
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I0co2 s sin 2I0 45o
2
8
13.3 光的双折射
一、双折射现象 各向同性媒质：在其中传播的
光，沿各个方向速度相同。
各向异性媒质：在其中传播的光， 沿不同方向速度不同。 石英、方解
石、水晶、玉石……
双 折o
e
射
n1sii1 nn2sii2 n
遵守— 寻常光（o）— no
现
不遵守—非常光（e）— n
o光振动 垂直于o光的主平面。
Z
e光振动 平行于 e光的主平面。
o
e
当入射面和主截面重合时o光、
e光的主平面、主截面三者重合。
三、主速度、主折射率
Z
正
晶 体
ve
沿光轴方向e、 Z
o光速度相同
v0 ve
负 晶 vo 体
vo、ve 称晶体的主速度，相应的
折射率no、ne 称晶体的主折射率.
四 、利用双折射获得线偏振光
P1 P2
P1
P3
P2
P3既不与P1 垂直，也不与P2垂直。自然光连续 通过三个偏振片后光强不为零。你能说明为什
么吗？
三、反射和折射光的偏振
•
••
n 1 ••i 1 ••
n2
•
•
反射光—— 部
垂直入射面振 分
动的成分多。
偏 振
折射光——？ 光
布儒斯特角
偏振光
n1
ib
n2
i2
ib i2 90o
n1s iin bn2s iin 2
通常玻璃的反射率只有7.5%左右，要以反 射获得较强的偏振光，你有什么好主意？
ib
玻璃片堆
如何检验 偏振度？
I
Im IM
IIP In
IM Im
IP In
2
In 2
IMImIP IMImIPIn
P IP IMIm IPIn IMIm
返回26
例题：画出下列图中的反射光、折射光以及
它们的偏振状态。
出射光附加相位差 2
光程差 dn en o
对确定 波长而言！
4
2
四分之一波片 半波片
返回2
二、椭圆偏振光与圆偏振光
Z
A
Ae Ao
线偏振光
在前表面相位相同
到后表面相位差：
2
2d
ne
no
Zd
Ae
A
Ao Asin
m 线偏振光
2m 1
第13章 光的偏振
13.1 光的偏振状态 13.2 起偏与检偏 13.3 光的双折射 13.4 椭圆（圆）偏振光 13.5 偏振光的干涉 13.6 旋光效应
13.1 光的偏振状态
自然光
偏振光
自然光+偏振光= 部分偏振光
1、线偏振光 2、圆偏振光 3、椭圆偏振光 1、部分线偏振光 2、部分圆偏振光 3、部分椭圆偏振光
n1
n1 ib
n1 ib
n2
n2
n2
n1
n1 ib
n1
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
P2
P3
I1
I2
I3=I0/8
P1 P2
P3
I1
I0 2
I2I1co2s
I 3 I 2 c2 o 2 s I 2 s2 in
P1// P2
P1 起偏器 P2 检偏器
2I0
I0
I 0
P1 P2
一般情况下 I =？
返回2
二、马吕斯定律
P
I0
I
A
A0
A=A0cos
I1A2 2
1 2A0 2co2s
I=I0 cos2
考虑其 他损耗
I = I0 cos2 = IM cos2
：损耗系； IM：旋转P，观察到的最大光强。
象
注意：寻常、非常指光在折射时 是否遵守折射
定律，o光、e光也只在晶体内部才有意义。 返回2
二、光轴 主平面 主截面
光轴 — 晶体中的方向， 单光轴晶体：石英、方解石
沿此方向o、e光速 度相同—无双折射。 双光轴晶体：云母、黄玉…
主截面— 由晶体的光轴与表面法线决定。 主平面 — 由光轴与光线决定。
方向与晶体的主截面成30o角，求：在方解石中o光、e
光的光强之比。
解：垂直射入主截面、主平面共面
Ae
A
若入射光振幅A
30o
Ao Asin30o IoA o 2A2si2n 3o0
主
Ao Ae Aco3s0o IeAe2A2co23so0
截
面
Io tan2 30o 1
Ie
3
例题
用方解石切割成正三角形截面的棱镜，自然光以i
角入射，定性画出o光、e光的振动方向，传播方向。
解：方解石——负晶体——
垂直 光轴方向v e> vo
i
e光 o光
光轴
e光 o光
注意：o光、e光
只在晶体内部才有 意义！
13.4 椭圆（圆）偏振光
一、 波片与相位延迟
波片特点—— 光轴平行表面。
Z
d
光束垂直表面入射，o光、 e 传播方向相同、速度不同
1I 2
4、部分偏振光
• • • •
• • • • • • •
偏振度
P IP IP Io In IP
Io— 总 光强 IP — 偏振光的光强 In—自然光的光强
IP = 0 P = 0 —— 自然光
In = 0 P = 1 —— 偏振光
13.2 起偏与检偏
一、偏振片的起偏与检偏
2I0
I0
I I0
tg ib
n2 n1
布儒斯特 定律
已知：平行玻璃板上表 面反射光是偏振光.
问：下表面的反射光 是否也是偏振光？
tg
ib
n2 n1
tg
i b
？ ！ = nn
1 2
n1 ib
注意：上表面的折射角 等于下表面的入射角
n2
i b
n3 n1
n1s iin bn2s iin b ib ib 90o
n1co ibsn2siin b
返回2
1、线偏振光 （平面偏振光）
E
2、椭圆偏振光和圆偏振光
u
• • • •
右旋椭圆偏振光
3、自然光
特点： （1）在垂直光线的平面内，光
X
矢量沿各方向振动的概率均等.
• • • •
• • • •
Y
Z （2）可以看成由两个振动方向
u 相互垂直，振幅相等，互不相
干线偏振光的叠加。
I Ix Iy
Ix
Iy
1、 格兰─汤姆孙棱镜 （偏光镜）
no 1.658
73 o
ne 1.486
Z 方解石
····玻璃· e o
n1.655 吸收涂层
o 光几乎不改变方向；
e 光在方解石界面上 全反射后被吸收。
可以由
nsiin 1nesiin 2
计算出e 光的 全反射临界角
s in ic
ne n
ic6o47o3
2、沃拉斯顿棱镜（偏光分束镜 ）
方解石 no > ne
注意：光在两块方解石
中都是垂直光轴传播。
Z
折射角小于入射角
前 e光 n 后
o光
一
一
半
o光 n
半
e光
Z
折射角大于入射角
3、二向色性晶体
对o 光和e 光的吸收有很大差异。
Z 电气石
1mm厚的电气石可 将 o 光吸收净，e 光 却 有 剩 余 —— 可 制成偏振片。
例题 一束线偏振光垂直射入一块方解石，入射前光矢量