第24章-波动光学-光的偏振
华基美-大学物理-波动光学-偏振1课件(1)
偏振片
非·偏·振·光
光轴 线偏振光
电气石晶片
偏振片是以利用晶体的二向色性（对某一方向 的光振动有强烈吸收）起偏.（如把硫酸碘奎 宁的针状粉末定向排在 透明的基片上），
也可以利用类似于导电线栅的作用原理起偏（如 把富含自由电子的碘附在拉伸的塑料薄膜上）。
入射 电磁波
线栅起偏器
y x
z z
15
用偏振片起偏, 在忽略偏振片的吸收的情况下
6
圆偏振光:
yx 2, 且 E x 0 E y0
2
Ey领先------右旋
2
Ex领先------左旋
两束振动方向相互垂直、位相差 2 、
传播方向一致、且振幅相等的线偏振光叠加，
就是圆偏振光。
反过来，一束圆偏振光也可以分解为
这样两束线偏振光。
7
椭圆偏振光:
y
x
0,,
2
或y
x
25
i0
tan1
1.00 1.50
33°42’
思考：① 如何测量不透明介质的折射率？
② 在拍摄玻璃窗内的物体时， 如何去掉反射光的干扰？ （透明片）
24
玻璃片堆
······i0 ························
(接近线偏振光)
要提高反射线偏振光的强度， 可利用玻璃片堆的多次反射。 （演示实验）
称“检偏”。 偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
设入射光可能是自然光、线偏振光 或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？
P
以光线为轴转动P:
自然光 待检光
I
I不变—？
线偏振光 部分偏振光
?
I变有消光—？ I变无消光—？
波动光学光的偏振课件
双折射是指光线在某些特定物质中传播时，由于电磁波的振动方向不同而产生不同的折射现象。实验 中，学生可以使用不同的晶体材料，如方解石、石英等，观察到光的双折射现象，并了解双折射的原 理。
光的偏振态实验
总结词
通过测量偏振光的光强分布，理解偏 振光的性质。
详细描述
实验中，学生可以使用偏振片和检偏 器来测量偏振光的光强分布。通过旋 转检偏器，学生可以观察到光强的变 化，从而理解偏振光的不同状态和性 质。
研究光的偏振状态和偏振光学元件的 应用，用于改善光学系统的成像质量 、提高光学信号的传输效率等。
衍射光学
利用光的衍射现象来设计光学元件和 系统，实现光束的聚焦、分束、成像 等功能，是现代光学和光电子技术的 重要基础。
波动光学的发展
波动光学的发展与光学技术和应用密 切相关，随着光学材料、光学仪器和 光电子技术的不断进步，波动光学的 研究和应用领域也在不断拓展。
除了实验测量外，还可以使用计算机模拟和数学模型来预测和解释光的 偏振行为。这些方法可以帮助我们更好地理解光的波动性质和光学现象 。
04
偏振光干涉
干涉现象
01
02
03
干涉现象
当两束或多束相干光波在 空间某一点叠加时，光波 的振幅会发生变化，产生 明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
相干光波、有相同的频率 、有恒定的相位差。
偏振光可以反映物质的电磁性质和光学性质，有助于深入理解光 与物质相互作用的机制。
提高光学仪器性能
利用偏振光可以优化光学仪器的性能，提高成像质量和使用效果。
推动科技发展
偏振光在光学通信、生物医学、物理实验等领域具有广泛的应用前 景，对推动相关领域的发展具有重要意义。
光的偏振与波动性质
光的偏振与波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。
在我们日常生活中，我们经常遇到各种光线，比如来自太阳的阳光、电视屏幕上的影像、手机屏幕上的文字等等。
这些光线都具有不同的特性，其中一个重要的特性就是光的偏振性。
光的偏振是指光的电场矢量在空间中沿特定方向振动的性质。
通常情况下，自然光中的电场矢量在所有可能的方向上都有相同的振动，这种光被称为无偏振光。
但是，在某些情况下，光的电场矢量只在特定的方向上振动，这种光被称为偏振光。
光的偏振可以通过一些偏振器件来实现。
最常见的偏振器件是偏振片，它主要利用了光的波动性质。
在光的传播过程中，电场矢量在空间中振动的方向可以看作是一个矢量的旋转。
而偏振片就是通过选择一定方向上的电场振动来实现光的偏振。
当光通过偏振片时，偏振片会选择一个特定方向上的电场振动，使得通过的光只有在该方向上振动的成分。
而垂直于该方向的电场振动则被偏振片阻隔下来，无法通过。
这样，我们就可以通过调整偏振片的方向，来选择光中不同方向上的电场振动。
除了光的偏振性质外，光还具有波动性质。
波动性质是指光在传播过程中表现出的波动行为。
根据光的波动性质，我们可以解释光的诸多现象，比如衍射、干涉等。
衍射是指光通过一个小孔或者遇到一个小障碍物后，出现扩散现象的现象。
这是由于光的波动性质所导致的。
当光经过一个小孔时，光波会在小孔的周围弯曲，从而在背后形成一个圆形的光斑。
这一现象可以用波动理论解释，即光波通过小孔时，会产生波的干涉和衍射，导致光的扩散。
另一个重要的波动性质是干涉。
干涉是指光波相遇时互相干涉的现象。
当两束光波相遇并叠加时，它们的电场矢量会按照一定的规律相加或者相消。
如果两束光波的电场矢量完全一致，那么它们会相互加强，形成明亮的区域；如果两束光波的电场矢量相反，那么它们会相互抵消，形成暗淡的区域。
这种相互干涉的现象使我们可以通过干涉仪等设备来测量光的波长、光速等物理特性。
通过探究光的偏振与波动性质，我们可以更深入地理解光的本质和行为规律。
大学物理波动光学课件
麦克斯韦电磁理论：19 世纪中叶，英国物理学 家麦克斯韦建立了电磁 理论，揭示了光是一种 电磁波，为波动光学提 供了更加深入的理论根 据。
在这些重要人物和理论 的推动下，波动光学逐 渐发展成为物理学的一 个重要分支，并在现代 光学、光电子学等领域 中发挥了重要作用。
02 光的干涉
干涉的定义与分类
定义 分类 分波前干涉 分振幅干涉
干涉是指两个或多个相干光波在空间某一点叠加产生加强或减 弱的现象。
根据光源的性质，干涉可分为两类，分别是ห้องสมุดไป่ตู้波前干涉和分振 幅干涉。
波前上不同部位发出的子波在空间某点相遇叠加产生的干涉。 如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜等
。
一束光的振幅分成两部分（或以上）在空间某点相遇时产生的 干涉。例如薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳孙干涉
波动光学与几何光学的比较
几何光学
几何光学是研究光线在介质中传播的光学分支，它主要关注 光线的方向、成像等，基于光的直线传播和反射、折射定律 。
波动光学与几何光学的区分
波动光学更加关注光的波动性质，如光的干涉、衍射等现象 ，而几何光学则更加关注光线传播的几何特性。两者在研究 对象和方法上存在差异，但彼此相互补充，构成了光学的完 整体系。
VS
马吕斯定律
当一束光线通过两个偏振片时，只有当两 个偏振片的透振方向夹角为特定值时，光 线才能通过。这就是马吕斯定律，它描述 了光线通过偏振片时的透射情况。这两个 定律在光学和物理学中都有着广泛的应用 。
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分类
根据障碍物的大小和光波波长的相对 关系，衍射可分为菲涅尔衍射和夫琅 禾费衍射。
单缝衍射与双缝衍射
单缝衍射
光的偏振和波动性质
光的偏振和波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。
在传播过程中，光的振动方向与传播方向之间存在着一定的关系，这就是光的偏振性质。
本文将介绍光的偏振和波动性质，包括光的偏振现象、偏振光的性质以及偏振现象的应用。
一、光的偏振现象光的偏振是指光波中的电矢量只沿着某一特定方向振动，而在垂直于该方向的平面内无明显变化。
光的偏振现象最早由法国物理学家马尔斯·昂利·布拉伊斯特（Malus）于19世纪初实验发现。
光的偏振有两种基本情况：线偏振和圆偏振。
线偏振是指光波中的振动方向沿着直线传播，圆偏振是指光波中的振动方向随时间按圆的轨迹传播。
二、偏振光的性质偏振光具有一些独特的性质，不同于普通的自然光。
下面是常见的偏振光性质：1. 偏振态：偏振光可分为水平偏振、垂直偏振、斜偏振等多种状态。
水平偏振光的电矢量在水平平面内振动，垂直偏振光的电矢量在垂直平面内振动。
2. 偏振方向：光波中电矢量振动的方向就是偏振光的偏振方向。
3. 偏振角：偏振角是指偏振光的振动方向与某一参考方向之间的夹角。
4. 偏振片：偏振片是可以选择性地通过或屏蔽某个特定方向光波的光学器件。
它可以将非偏振光转化为偏振光，或改变偏振光的偏振方向。
三、偏振现象的应用偏振现象在许多领域都有广泛的应用，下面是一个简要介绍：1. 偏振片的应用：偏振片广泛用于光学仪器和光学测量装置中。
例如，摄影中使用的偏振镜可以减少水面、玻璃等物体的反射光，使摄影效果更加清晰。
2. 光通信：偏振光的传输和调制可以提高光通信的传输速度和容量，并减少信号间的干扰。
3. 光偏振显微镜：光偏振显微镜利用样品对光的偏振效应进行观察和分析，可以用于研究材料的结构、力学性质等。
4. 3D影像技术：偏振光在3D影像技术中起到重要作用。
通过利用偏振光的性质，可以实现更加逼真的3D影像效果。
总结：光的偏振和波动性质是光学中的重要概念。
了解光的偏振现象和偏振光的性质对于理解光的行为和应用具有重要意义。
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(波动光学知识点总结)
01
圆孔、屏幕和光源。
实验现象
02
在屏幕上观察到明暗相间的圆环，中心为亮斑。
结论
03
圆孔衍射同样体现了光的波动性，中心亮斑是光线汇聚的结果。
光栅衍射实验
实验装置
光栅、屏幕和光源。
实验现象
在屏幕上观察到多条明暗相间的条纹，每条条纹都有自己的位置 和宽度。
结论
光栅衍射是由于光在光栅上发生反射和折射后相互干涉的结果， 形成多条明暗相间的条纹。
02
光的干涉
干涉现象与干涉条件
干涉现象
当两束或多束相干光波在空间某一点 叠加时，光波的振幅会发生变化，产 生明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
要产生干涉现象，光波必须具有相同 的频率、相同的振动方向、相位差恒 定以及有稳定的能量分布。
干涉原理
光的波动性
光波在传播过程中，遇到障碍物或孔洞时，会产生衍射现象。衍射光波在空间 相遇时，会因相位差而产生干涉现象。
利用光纤的干涉、折射等光学效应，检测温度、压力、位移等物理量。
表面等离子体共振传感器
利用表面等离子体的共振效应，检测生物分子、化学物质等。
光学信息处理
全息成像
利用干涉和衍射原理，记录并再现物 体的三维信息。
光计算
利用光学器件实现高速并行计算，具 有速度快、功耗低等优点。
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大学物理(波动光学知识 点总结)
• 波动光学概述 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 波动光学的应用实例
01
波动光学概述
光的波动性质
01
02
03
光的干涉
当两束或多束相干光波相 遇时，它们会相互叠加， 形成明暗相间的干涉条纹。
光的偏振第一讲PPT课件
04
光的偏振分类
线偏振光与椭圆偏振光
线偏振光
光的电矢量只在某一特定方向上振动，该方向垂直于光的传播方向。
椭圆偏振光
光的电矢量在两个相互垂直的方向上振动，且电矢量端点轨迹呈椭圆。
圆偏振光与自然光
圆偏振光
光的电矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，且旋转方向随时间变化。
自然光
光的电矢量在各个方向上均匀分布，没有特定的偏振方向。
偏振片是常见的产生偏振光的器件， 它通过特定的涂层使光线在特定方向 上折射，从而产生偏振光。
偏振光的其他性质
01
偏振光在传播过程中，其电场和 磁场分量始终保持相互垂直，这 使得偏振光具有方向性，可以用 来控制光波的传播方向和强度。
02
偏振光的干涉现象是偏振光的一 个重要性质，当两束偏振光干涉 时，会产生明暗相间的干涉条纹 。
02
光的偏振现象
自然光与偏振光
自然光
光线在各个方向上的振动是均匀 分布的，表现为无规则的波动。
偏振光
光线在某一特定方向上的振动占 优势，表现为有规律的波动。
偏振现象的观察
偏振滤光片
通过偏振滤光片观察自然光，可以观 察到光的强度减弱，呈现出特定的色 彩。
液晶显示器
液晶显示器利用偏振光原理，通过调 整偏振片的旋转角度来控制像素的明 暗。
偏振态的描述方法
01
02
03
斯托克斯参量
描述线偏振光、椭圆偏振 光和圆偏振光的三个参量， 包括幅度、方位角和旋转 方向。
琼斯矩阵
描述线性光学系统对偏振 态的影响，通过输入和输 出光的偏振态矩阵运算来 描述。
Stokes矢量
由四个参数构成的矢量， 用于描述光的偏振状态， 包括幅度、方位角、主轴 角和退偏振程度。
光的偏振与波动性
光的偏振与波动性在物理学中，光的偏振与波动性是一个非常重要的概念。
光既可以被看作是一种粒子，也可以被看作是一种波动。
而光的偏振是指光波中电矢量的振动方向。
本文将探讨光的偏振与波动性的关系以及其在生活中的应用。
1. 光的偏振光的偏振是指光波中电矢量的振动方向。
光波可以横向传播，而电矢量则一般垂直于光波传播的方向。
如果电矢量在一条确定的方向上振动，那么我们就说光是偏振的。
2. 光的波动性光的波动性是指光可以表现出波动的特性，例如干涉、衍射和折射等。
根据光的波动性，我们可以用波动理论解释许多光的现象，例如颜色的形成和光的干涉条纹等。
3. 光的偏振与波动性的关系光的偏振与波动性密切相关。
根据电磁理论，光是由电场和磁场交替产生的波动，而电场和磁场的方向是垂直于光波传播的方向的。
因此，光的偏振方向就是电场的振动方向。
4. 光的偏振现象光的偏振现象在自然界中广泛存在，例如阳光经过大气层散射后会发生偏振，导致蓝天的出现。
此外，光的偏振还可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种能够选择性地通过特定偏振方向的光的光学器件。
5. 偏振的应用光的偏振在生活中有着广泛的应用。
其中，光的线性偏振广泛应用于偏振眼镜和偏振片等光学器件中。
偏振眼镜可以减少阳光的偏振成分，使得眼睛在强光下更舒适。
偏振片则可以用于液晶显示屏和摄影滤镜等电子产品中。
6. 光的波动性的实验验证光波的波动性可以通过一系列实验进行验证。
例如杨氏双缝干涉实验可以证明光的波动性，当光波通过两个缝隙时会形成干涉条纹。
此外，菲涅尔镜实验也可以验证光波的波动性，该实验通过观察光的折射现象，进一步说明了光是一种波动。
7. 引申讨论：光的量子性除了波动性外，光还具有量子性。
根据光的量子理论，光也可以被看作是由量子粒子——光子组成的。
光子具有能量和动量，可以与物质粒子相互作用。
量子光学是研究光的量子性质的一个重要分支领域。
总结：光的偏振与波动性是光学研究中的重要概念。
光的偏振是指光波中电矢量的振动方向，与光的波动性密切相关。
大学物理-波动光学-光的偏振(ppt模板)
I 01 cos 2 60 1 2 I 02 3 cos 30
3偏振光的应用——旋光现象
线偏振光通过某些透明介质后，它的光振动方 向将绕着光的传播方向旋转某一角度 的现象，称 为旋光现象。这种介质称为旋光物质。如石英、糖 等。 迎着光的传播方向观察，光通过旋光物质时， 光矢量的振动方向按逆时针方向旋转，称为左旋偏 振光，相应物质称左旋物质；反之为右旋偏振光， 相应物质称右旋物质。
(i0 i )
n1 n2
i
n1 n2
i0
i
n1 n2
i
n1 n2
i0
n1 n2
n1 n2
i0
i i0
n2 i0 arctg n1
i0
i0
（C） （A） 玻璃门表面的 反光很强 （B） 用滤光镜减弱 了反射偏振光 用滤光镜消除了 反射偏振光 使 玻璃门内的人物 清晰可见
（2）二向色性—偏振片起偏 某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）对光 振动有强烈的选择性吸收能力，这种性质称为二向 色性。如电气石晶体对自然光的某一振动方向上的 光振动几乎完全吸收，而垂直于该方向的光振动只 稍微减弱后通过。 利用物质的二向色性制成的 起偏装置称为偏振片。
反射和折射过程会使入射的自然光有一定程 度的偏振化，因为反射光对光振动方向有选择性， 与入射面垂直的光振动容易反射。
自然光
i
部分 偏振光
n1
部分 偏振光
n2
布儒斯特定律 反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射 n 角等于某一特定值i0 ，且满足： tg i 0 2 n1 这时反射光成为线偏振光。 sin i 0 n2 tgi0 起偏振角 cos i 0 n1 i0 布儒斯特角 sin i 0 n2 又 sin n1 线偏振光 自然光 所以sin cos i 0 i0
大学物理波动光学教学课件
偏振的应用与技术
01
光学成像技术
利用偏振现象可以改良光学成像的质量，如通过使用偏振眼镜来消除反
射光的影响，提高观看3D电影的视觉效果等。
02
光纤通讯技术
在光纤通讯中，利用偏振复用技术可以提高传输速率和传输效率，同时
也可以实现更远距离的传输。
03
光学信息处理技术
利用偏振现象可以实现光学信息处理，如光学图像处理、光学模式辨认
实验三：光的偏振实验
实验目的
通过实验视察和分析光的偏振现象，了解光的电磁性质。
实验原理
利用偏振片将自然光转化为偏振光，视察不同角度下偏振光的强度变化。
实验三：光的偏振实验
实验步骤
1. 准备实验器材：自然光源、偏 振片、检测器等。 2. 将自然光源通过偏振片转化为 偏振光。
实验三：光的偏振实验
3. 在检测器上视察不同角度下偏振光 的强度变化。
随着计算机技术和数值计算方法的不断进步，未 来波动光学的研究将会更加深入，有望解决一些 当前难以解决的问题。
未来波动光学将会与量子力学、光子学等领域更 加紧密地结合，有望开辟新的研究领域和应用场 景。
谢谢您的凝听
THANKS
VS
实验结果与分析：通过实验视察到不 同角度下偏振光的强度产生变化，分 析得出这是由于光的电磁性质导致的 。
06
总结与展望
总结
波动光学的基本概念
这部分内容主要介绍了波动光学的定义 、研究内容和研究意义。
波动光学的基本原理和方法
重点讲授了波动光学的基本原理、光 的干涉、衍射和偏振等基本概念，以
及波动光学的基本实验方法。
实验二：光的衍射实验
实验步骤
1. 准备实验器材：单色光源、单缝或圆 孔衍射装置、屏幕等。
波动的偏振知识点
波动的偏振知识点在物理学中，波动是一种能量传播的方式，而偏振则是波动在空间中传播时方向或振动方向发生的变化。
波动的偏振是一种重要的现象，广泛应用于光学、电磁学等领域。
本文将介绍波动的偏振知识点，包括偏振光的概念、偏振的表示方式、偏振现象的原理及其应用。
一、偏振光的概念偏振光是指光波振动方向被限制在特定平面上的光波。
光波是由电场和磁场垂直于传播方向的交替振动所组成的，而偏振光则是指在某一方向上，电场或磁场的振动相对于垂直于传播方向的平面而言是有规律的。
根据电场振动方向的不同，偏振光可分为水平偏振光、垂直偏振光、线偏振光以及圆偏振光等。
二、偏振的表示方式1.线偏振光线偏振光是最常见的形式，其电场振动方向在一个固定平面内，可以分为水平线偏振光和垂直线偏振光两种。
水平线偏振光指电场振动方向与地面平行，而垂直线偏振光则指电场振动方向与地面垂直。
2.圆偏振光圆偏振光是指电场在传播过程中呈圆形或椭圆形轨迹的偏振光。
圆偏振光可以分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光两种，其电场矢量终点在平面内按顺时针或逆时针方向旋转。
三、偏振现象的原理1.偏振器的作用偏振器是一种具有选择性吸收和透过光波的装置，可以将自然光中的非偏振光转化为偏振光。
偏振器通常由一系列有规则排列的分子或微小平面镜组成，只允许特定方向的光线透过。
对于线偏振光而言，透过的光只有与偏振器的偏振方向平行的电场分量能够通过，而垂直于偏振方向的电场分量则被吸收或反射。
2.双折射和波片双折射是指当光线穿过具有非等向性的材料时，光的传播速度和方向发生变化。
这种现象通常发生在晶体或有机分子等结构中。
波片是利用双折射现象制造出来的一种光学元件，可以将自然光转化为线偏振光或圆偏振光。
波片通常由石英、亚克力等材料制成，根据不同的厚度和结构，能够实现不同类型的偏振转换。
四、偏振现象的应用1.偏振光的检测和分析由于偏振光的特殊性质，它在许多应用领域中起到了重要的作用。
例如，在光学显微镜中，通过使用偏振器和偏光显微镜，可以观察到物体的显微结构、材料的应力状态等。
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。
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I0
I
总结
P2
1.对线偏振光，偏振片P2旋转一周时，光强度经历 两次最明、两次最暗的变化，且有消光现象，而部 分偏振光没有消光现象。
2.对自然光，偏振片P2旋转一周时，光强度并不 发生变化。
I
1 2
I0
自然光通过偏振片后所获得的线偏振光的 光强是自然光光强的一半。
第24章-波动光学-光的偏振
部分偏振光
符号表示
部分偏振光的分解
部分偏振光可以看成自然光和线偏振光的混合。
第24章-波动光学-光的偏振
§24-2 线偏振光的获得与捡偏
偏振片
偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 . 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 .
偏振光（线偏振光）
若光矢量保持在一定平面内振动，称此平 面为光矢量的振动面，如果所有光矢量都在 一个平面内振动称这种光线为线偏振光或平 面偏振光。
E v
·
振动面
面对光的传播方向看
第24章-波动光学-光的偏振
线偏振光的表示法： 光矢量在屏平面内
光矢量与屏平面垂直
.........
线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解 y
线偏振光 .
起偏器
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
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
第24章-波动光学-光的偏振
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
第24章-波动光学-光的偏振
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
Ex
Ix
Iy
1 2
I0
——非相干叠加
自然光的表示法： . . . . . .
点与短线等距离分布且数量相同，表示没有哪 个方向的光振动占优势。
第24章-波动光学-光的偏振
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 .
线偏振光和自然光是两种极端情形，部分偏振光是 介于二者之间的一般情形。
第24章 光的偏振
第24章-波动光学-光的偏振
§24-1 光的偏振状态
光的波动性 光波是横波
光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
一 自然光与偏振光
光是一种电磁波（横波）。电矢量 E 与磁矢量 H 相
互垂直，它们分别又与电磁波的传播方向垂直。
光振动：电磁波的 E 振动。
光矢量：电磁波的 E矢量。
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
.
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
.
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
.
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
自然光
....
I1
E
2 1
马吕斯定律 强度为 I 2 的偏振 光通过检偏振器后, 出射光的强度为
I2 I1co2s
第24章-波动光学-光的偏振
I2 I1 cos2
式中：I1为入射的偏振光的强度；I 2为透射的偏振光
的强度。
当： 0 , I2 I1 当： 2 , 3 2 I2 0 消光
结论：当旋转检偏器一周时，会出现两次全明和 两次全暗。
偏振片又可用来检验光线的偏振化程度，称为
检偏。
以光线为轴转动P:
P
自然光
待检光
线偏振光
I
部分偏振光 ?
I 不变—？ I 变，有消光—？ I 变，无消光—？
消光指完全没有
光线透过
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
....
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
....
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
.
....
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
.
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光
....
.
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
特点：自然光可以分解为两束相互独立的（非相干 ） 、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光，这 两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。
没有优势方向 自然光的分解
第24章-波动光学-光的偏振
Ex 和 E y无固定关系:它们是彼此独立的振动,
Ey
总光强 I0 I x I y 2I x 2I y
自然光
....
线偏振光 .
起偏器 检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
第24章-波动光学-光的偏振
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
第24章-波动光学-光的偏振
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
第24章-波动光学-光的偏振
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
两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零
第24章-波动光学-光的偏振
§24-3 反射和折射时光的偏振
N
I1
M
E2
I2
起偏器
N
M
E2
E1
E1
检偏器
E2E1cos
I2 E22
第24章-波动光学-光的偏振
起偏
起偏：使自然光（或非偏振光）变成偏振光的过程。 相应的光学器件叫“起偏器”。偏振片就是常用的起偏器。
自然光
起偏器
偏振光
偏振化方向
用偏振片起偏,在忽略偏振片的吸收的情况下
出射光强
1 I 2 I0
第24章-波动光学-光的偏振
检偏
将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏 振片，观察光强的变化，可以确定光的偏振性。
Ey
E
Ex X
Ex E cos E y E sin
第24章-波动光学-光的偏振
自然光：
每一个原子发出的光波列为一线偏振光 自然光：大量原子随机发的光波列的集合，每个光波 列的频率、相位、振动方向，波列长度都不同。
就振动方向而言，具有轴对称性
X
E 没有优势方向
Y
Z
u 第24章-波动光学-光的偏振
四 光反射与折射时的偏振
ii
n1
空气
n2
玻璃
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 .