光的偏振
物理与电子工程学院
杨晓航
2008025164
光的偏振
摘要：
1.光的偏振现象
2.实验
3.应用
光的偏振现象
在我们的日常生活中，光无处不在。如果没有光，我们就无法生存。我们已经知道光是横波，就像绳波一样，若振动方向与狭缝的方向相同，波就可以无阻碍的穿过；若振动方向与狭缝的方向垂直，波就会被挡住。光也存在类似的现象。
下面我们做一组实验。在左侧，我们放一个灯泡，在灯泡右侧，我们放两块偏振片Q , P，让光线依次穿过Q, P，Q固定不动，以光线为轴转动P，我们会发现，随着P的取向不同，透射光的强度发生变化（如下图），当P处于某一位置时透射光的强度最大，由此位置转过90°后，透射光的强度减为0，即光线完全被P阻挡，这种现象叫做消光。
光的偏振现象并不是罕见的，自然界中除了光源直接照射过来的光是自然光，其他的基本都不是自然光，只不过我们用肉眼很难鉴别罢了。比如我们用偏振片去观察经玻璃或冰面反射的光，我们会发现，这束光的强度也会随着偏振片的转动呈周期性的变化，所以反射光也是一种偏振光。
偏振光的实验
*实验背景介绍
光的偏振是指光的振动方向不变，或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的现象.光的偏振最早是牛顿在1704～1706年间引入光学的；光的偏振这一术语是马吕斯在1809年首先提出的，并在实验室发现了光的偏振现象;麦克斯韦在1865~1873年间建立了光的电磁理论,从本质上说明了光的偏振现象.按电磁波理论,光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.自然光是各方向的振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动.起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件.
*实验原理
我们的先人在很早就已经对水平面的反射光有所研究，人们发现反射光中的垂直于入射面的光振动多于平行于入射面的光振动；而透射光则正好相反。在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光，折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，该现象最早在1815年为布儒斯特所发现，我们称之为布儒斯特定律。该方法是可以获得线偏振光的方法之一；不过反射光由于强度较小，通常不被利用；透射光的光强较大，但又不是完全线偏振光，实际采用的是利用玻璃堆的方法就成功的解决了该问题，多次的透射基本上可以滤掉竖直分量，最后只剩下了平行分量。
由于i0+ r = π / 2，n1 sin i0 = n2 sin r，则
若n1为空气，则tg i0 = n2，这样，当介质折射率一定时，i0就唯一地被确定。
常见的起偏或检偏的元件构成有两种：
1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成常见的起偏或检偏的元件构成有两种：
1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的；
2.偏振片。它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.
马吕斯定律：马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可
表示为I1 = I0 cos2α，其中的 是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角
本次实验中我们用两块格兰棱镜充当起偏器和检偏器，通过硅光电池的响应电流检测偏光强度的方法来验证马吕斯定律。
波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度v o ,v e不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足(n e-n o)d=±λ/4，即Δ=±π/2我们称之为λ/4片，若满足(n e-n o)d=±λ/2，即Δ=±π，我们称之为λ/2片，若满足(n e-n o)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片。
*实验内容：
1. 起偏，将激光投射到屏上，在激光束中插入一偏振片，使偏振片在垂直于光束的平面内转动，观察透过光强的变化，并据此判断激光束的偏振情况；
2. 消光，在第一片偏振片和屏之间加入第二块偏振片，将第一块固定，转动第二块偏振片，观察现象，能否找到一个消光位置，此时两偏振片的位置关系怎样.
4. 利用布儒斯特定律测定待测玻璃的折射率；
5. 验证马吕斯定律，绘制硅光电池的响应曲线.
6. 测定样品对P-分量反射光的反射率随入射角变化的曲线.
7. 椭圆偏振光的实验中，在起偏器与检偏器中间置入λ/4，λ/2波片，转动检偏器，从光电探头的电流变化中绘制出光强与角度的关系。
*实验重点、难点：
1. 理解偏振光的物理本质，学会几种偏振光的鉴别。
2. 光路的准直调整和光电探头的电流溢出问题。
偏振光在生活上的应用
1.偏振现象在摄影技术中的应用：
在摄影技术中，为了在不同自然条件下拍到理想的或具有艺术效果的照片，一般在照相机镜头前加不同的镜片。其中一种镜片是“偏光镜”。偏光镜的用途之一是为了更清楚的拍摄水中的物体和鱼类等。如在公园清澈的水塘中游荡着漂亮的金鱼，用相机拍照的最大问题是水表面反射的光线使人看不清水下的鱼。根据布儒斯特定律，自然光经水面反射后是部分偏振光，而在布儒斯特角时是平面偏振光，水的折射率为1.33，相应的布儒斯特角为i0=53°。如右图所示，在相机的镜头前加上偏光镜，摄影者在岸上将相机以53°左右（估计）对准水面，旋转镜头前的偏光镜，使其偏振化方向与反射光的偏振面垂直拍照（此时，在取景器中看到水中的物体最清楚），则可大大减小反射光的影响，拍到清晰的金鱼照片。
2．电光效应：
1875年克尔（Kerr）发现了第一个电光效应。某些各向同性的透明介质在外加电场作用下变为各向异性，表现出双折射现象，介质具有单轴晶体的特性，并且光轴在电场的方向上，这一现象又称为克尔效应（Keer effect）。某些液体的克尔效应比较显著。克尔效应最大的特点是几乎没有延迟时间，它随着电场的产生与消失很快地产生和消失，能追随非常快的交变外电场响应频率可达1010赫兹。如上图所示，在两端平行透明的容器内装上两个平板电极，并装上克尔效应显著的液体，则构成克尔盒。一般首先使入射平面偏振光的偏振化方向与检偏器的偏振化方向垂直，且与电场方向的夹角分别为±45°。在电极不加电压的情况下，透过检偏器的光强为零，光开关处于关闭状态。随着电压的升高，通过克尔盒的o光和e光的位相差在增大，它们合成光的偏振态随之变化，透过检偏器的光强也随之变化。当极板上的电压加到U0，刚好使o光和e光的位相差为p时，克尔盒相当于一个l/2波片，此时，透过克尔盒的光的偏振化方向与检偏器的偏振化方向一致，透过检偏器的光强最大，光开关处于全开状态。使电压分别取0和U0时，则克尔盒可用作电光开关。若在克尔盒的电极上加调制信号电压，则有与信号变化相应的光强通过检偏器，此时克尔盒变成光调制器。
由于克尔效应无时间延迟，它可作为高速开关，如高速摄影、光速测量中的光切割器等。近年来则更多地用作脉冲激光器的Q开关。
参考书目：
1.《大学物理实验》第二册，谢行恕康世秀霍剑青主编，高等教育出版社
3.《光学教程》姚启钧高等教育出版社
4.《光学》赵凯华，北京大学出版社
偏振现象在摄影技术中的应用 [实验目的] 1、了解自然光、偏振光的概念。 2、验证马吕斯定律。 3、了解界面反射光的偏振性及布儒斯特定律。 4、了解偏振现象在摄影技术中的应用。 [实验原理] 1、自然光与偏振光 波有两类，一类其媒质的振动方向与波的传播方向相同，称为纵波，如声波；另一类其相应量的振动方向与波的传播方向垂直，称为横波，如电磁波。 光是一种电磁波，一般将对眼睛起主要感观作用的电场振动方向作为光波振动方向，光是横波，所以它的振动是有极性的。在与传播方向垂直的平面上，它可沿任一方向振动。如果一束光线都在同一方向振动，称为线偏振光，如图(a)所示，如果电场只是在某一确定方向上的振动比其他方向的振动大，则称部分偏振光，如图(b)所示，一般光源发出的光不是偏振光，其电场的振动沿各个方向完全相同，如图(c)所示，这样特征的光称为自然光。它可以分解为方向相互垂直.振幅相等，但取向可以任意的两个线偏振光。
2、马吕斯定律 普通光源发出的光是自然光，但通过许多途径可以由自然光得到线偏振光，方法以之一就是使用偏振片。 偏振片通常由各向异性的透明介质制成，这种介质能强烈吸收入射光在某方向上的电振动，从而使自然光变成线偏振光。偏振片中允许电振动通过的方向称偏振化方向。当自然光照射在偏振片上时，垂直于偏振化方向振动的光被完全吸收，透射出的光的振动方向与偏振化方向平行，为线偏振光，其光能量为入射自然光的一半。 图（2）所示，在垂直于自然光传播路径上，放置两个偏振片P1、P2，其偏振化方向之间的夹角为α。 图（2） 当自然光通过P1后，变成电振动方向与P一致的线偏振光，设其振幅为E。当此线偏振光穿过P2时，仅与P平行的分量Ecosα通过，垂直分量ESinα则被
光偏振及其应用 班级：116041A 姓名：孙思颖 摘要： 本文先全面地介绍了偏振光的定义和分类，其中包括线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光，然后阐释了偏振光的产生方法，给出马吕斯定律，详细地介绍了波光片的结构，以及怎样形成偏振光。 然后，通过四个实验（分别为求得系统偏振率，验证马吕斯定理，测量晶体旋光度，观察椭圆偏振光和圆偏振光）的分析，得到相应的结论，并同时进行了相应的误差分析。 最后，在所做实验基础上进行思考与拓展，并给出创新见解及方法。 Abstract: This paper first introduced the definition and classification of polarized light, including linear polarized light, elliptically and circularly polarized light, and then explains the method to produce polarized light, Ma Lu's law, introduces in detail the structure light sheet, and how the formation of polarized light. Then, through four experiments (respectively to obtain polarization rate, verify the Marius theorem, measurement of crystal rotation, observe the elliptically and circularly polarized light) analysis, obtains the corresponding conclusion, and also analyzes the error. Finally, in the experimental basis of thinking and development, and gives the ideas and methods. 关键词：光波（light wave）、偏振光（Polarizaed Light）、光矢量（The light vector）、自然光（Natural light）、部分偏振光（Partially polarized light）、线偏振光（Linearly polarized light）、椭圆偏振光（Elliptically polarized light）、圆偏振光（Circularly polarized light）、偏振角（Angle of polarization）、寻常光（ordinary light）、非寻常光（extraordinary light）、起偏器(Polarizer)、旋光性（optical activity）。 【理论分析】 1偏振光的基本定义 光波（Figure 1）是电磁波，是 一种横波，垂直于传播方向的振动矢 量有电矢量和磁矢量。由于在光和物 质的相互作用过程中主要是光波中 的电矢量起作用，所以在研究时，通 常以电矢量Ｅ作为光波中振动矢量 的代表，叫光矢量。 Figure 1光波示意图 偏振（polarization）指的是波
物理人教版高中选修3-4《光的偏振》教 学设计
《光的偏振》教学设计 江西石城中学：温树平 342700 教材内容：新课标人教版选修3-4 第十三章第六节《光的偏振》高二年级 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。偏振现象的应用属于了解性的，采用老师用幻灯片展示语言介绍，学生分析思考的方法，而不让学生课前预习查找，减轻学生课外学习负担，同时让学生知道光偏振并不是陌生的，而是在生产生活中很常见，激发学习兴趣。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，学生探讨的问题探究教学模式，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：长绳、长轻弹簧、有狭缝的纸板、激光源、偏振片、powerpoint课件、flash课件、有摄像头的电脑 教学过程：
光的偏振的应用 1．在摄影镜头前加上偏振镜消除反光 自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，而且入射角变化时，偏振的程度也有变化。在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于反射光波的干扰而引起的。如果在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜片，让它的透振方向与反射光的透振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下或玻璃后的影像清晰。 2．汽车前灯和前窗玻璃用偏振玻璃防止强光 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向恰好与灯光的振动方向垂直，这样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。 3．利用偏振光的旋光特性测量相关物理量 偏振光通过一些介质后，其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转，旋转的这个角度叫旋光度，旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关。测量旋光度的大小，就可以知道介质相关物理量的变化。 4．利用光的偏振制成液晶显示器 如图-4所示为电子手表等的液晶显示器，两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。外界的自然光通过第一块偏振片后，成了偏振光，这束光在通过液晶时，如果上下两液晶片间没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90°，于是它能通
过第二个偏振片。第二个偏振片的下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶盒看起来是透明的。但如果在上下两个电极间有一定大小的电压时，液晶的性质就改变了，旋光性消失，于是光线不能通过第二个偏振片，这个电极下的区域就变暗，于是就显示出了数字。 5．使用偏振片观看立体电影 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，如图-5所示。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。观众戴上透振方向互相垂直的偏振眼镜观看，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。
偏振光的应用 ————XXX 摘要： 名称与定义 横波 纵波 偏振原理 自然光 偏振光应用： 1、汽车车灯； 2、观看立体电影； 3、生物的生理机能与偏振光； 4、LCD液晶屏； 偏振光红外偏振光在医疗范围的应用： 5、红外偏振光治疗的特点： 产生 特性 定义：光波的光矢量的方向不变，只是其大小随相位变化的光。 偏振光，光学名词。光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。 横波 光是一种电磁波，是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。这种振动方向与传播方向垂直的波我们称之为横波。 纵波 声波是靠空气或别的媒质前后压缩振动传播的，它的振动方向与传播相同，这类波我们称之为纵波。
偏振原理： 通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。这种光叫做自然光。光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片P2去检 偏振光原理 查。旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。第二个偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。 自然光 光波是横波，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看 偏振光 作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。 偏振光 偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。按照其性质,偏振
光的偏振 物理与电子工程学院 杨晓航 2008025164
光的偏振 摘要： 1.光的偏振现象 2.实验 3.应用 光的偏振现象 在我们的日常生活中，光无处不在。如果没有光，我们就无法生存。我们已经知道光是横波，就像绳波一样，若振动方向与狭缝的方向相同，波就可以无阻碍的穿过；若振动方向与狭缝的方向垂直，波就会被挡住。光也存在类似的现象。 下面我们做一组实验。在左侧，我们放一个灯泡，在灯泡右侧，我们放两块偏振片Q , P，让光线依次穿过Q, P，Q固定不动，以光线为轴转动P，我们会发现，随着P的取向不同，透射光的强度发生变化（如下图），当P处于某一位置时透射光的强度最大，由此位置转过90°后，透射光的强度减为0，即光线完全被P阻挡，这种现象叫做消光。 光的偏振现象并不是罕见的，自然界中除了光源直接照射过来的光是自然光，其他的基本都不是自然光，只不过我们用肉眼很难鉴别罢了。比如我们用偏振片去观察经玻璃或冰面反射的光，我们会发现，这束光的强度也会随着偏振片的转动呈周期性的变化，所以反射光也是一种偏振光。
偏振光的实验 *实验背景介绍 光的偏振是指光的振动方向不变，或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的现象.光的偏振最早是牛顿在1704～1706年间引入光学的；光的偏振这一术语是马吕斯在1809年首先提出的，并在实验室发现了光的偏振现象;麦克斯韦在1865~1873年间建立了光的电磁理论,从本质上说明了光的偏振现象.按电磁波理论,光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.自然光是各方向的振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动.起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件. *实验原理 我们的先人在很早就已经对水平面的反射光有所研究，人们发现反射光中的垂直于入射面的光振动多于平行于入射面的光振动；而透射光则正好相反。在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光，折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，该现象最早在1815年为布儒斯特所发现，我们称之为布儒斯特定律。该方法是可以获得线偏振光的方法之一；不过反射光由于强度较小，通常不被利用；透射光的光强较大，但又不是完全线偏振光，实际采用的是利用玻璃堆的方法就成功的解决了该问题，多次的透射基本上可以滤掉竖直分量，最后只剩下了平行分量。 由于i0+ r = π / 2，n1 sin i0 = n2 sin r，则 若n1为空气，则tg i0 = n2，这样，当介质折射率一定时，i0就唯一地被确定。
以下材料都是通过google搜索得到的相关知识，如果大家没有时间就看看以下的内容就可以了，大致了解偏振光在生活中有哪些有趣的应用，如果有时间有兴趣的话可以自己检索相关内容。 一.立体电影 你看过立体电影吗？你知道它的道理吗？它就是应用光的偏振现象的一个例子：在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片．这样，从银幕上看到的景象才有立体感．如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了．这是为什么呢？ 这要从人眼看物体说起．人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感．这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉． 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，通过两台放映机，把用两台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，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透振方向互相垂直，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像，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物体那样产生立体感觉．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，两套图像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． 二.摄像摄影 1. 在摄影镜头前加上偏振镜消除反光 在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于光线的偏振而引起的。在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜面，能够阻挡这些偏振光，借以消除或减弱这些光滑物体表面的反光或亮斑。要通过取景器一边观察一边转动镜面，以便观察消除偏振光的效果。当观察到被摄物体的反光消失时，既可以停止转动镜面。 下图1这张照片拍摄时没有加偏振滤镜，玻璃面上的反射光现象很明显。此照片拍摄时相机指向与玻璃大约成45度角。图2的照片是加上偏振滤镜后拍摄的。相机指向与玻璃仍然是45度角左右。可以看出，虽然偏振滤镜消去了大部分的反射光，但是仍然有一部分反射光存在。这是因为在45度角离布儒斯特角甚远，玻璃面上的反射光是部分偏振光，偏振滤镜无法把这样的反射光全部
偏振光技术及其应用 作者：席晨霞 学号：100104303 班级：10级机械三班 摘要：1809年，马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。1811 年，布儒斯特在 研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。在1863～1873年间，麦克斯韦在建立了光的电磁学理论，从本质上说明了光的偏振象。光的偏振性使人们对光的传播 ( 反射、折射、吸收和散射 ) 的规律有了新的认识，偏振光在国防、科研和日常生活中有着广泛的应用：海防前线用于观望的偏光望远镜、立体电影中的偏光眼镜、光纤通信系统都与偏振光有关，液晶光开关是根据其偏振特性来完成光交换的技术，偏振镜则是数码影像的基础。随着新概念的飞速发展，偏振光成为研究光学晶体、表面物理的重要手段，偏振光的应用与我们的生活息息相关。 关键词：偏振光、应用和原理、摄影技术、科学技术 Polarized light technology and its applications Name: Xi Chen Xia Student ID: 100104303 Class: 10 machine three shifts Abstract:In 1809, Marius found in the experiments of light polarization. 1811, Brewster in the study of polarization phenomena found in the experience of the phenomenon of lightpolarization laws. In 1863 ~ 1873, the establishment of a Maxwell's electromagnetic theoryof light, essentially shows the polarization of light like. Polarization of the transmitted lightso that people (reflection, refraction, absorption and scattering) a new understanding ofthe law, polarized light in the defense, research and daily life of a wide range ofapplications: coastal line of polarized light for watching telescope, three-dimensionalmovies of polarized glasses, polarized light optical fiber communication systems andrelated liquid crystal optical switch is done according to its polarization properties ofoptical switching technology, polarization microscopy is the basis of digital imaging. Withthe rapid development of new concepts, a study of polarized optical crystal, an important means of surface physics, the application of polarized light with our lives. Keywords : polarization, application and theory, science and technology 引言
光的偏振 【教学目标】 知识与技能：1.通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。2.了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。3.了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。 过程与方法：1.通过机械波的偏振实验和光的偏振实验掌握类比研究物理问题的方法。2.通过对光的偏振应用的学习，提高应用知识解决实际问题的能力。 情感、态度与价值观：通过课外活动观察光的偏振现象培养学生联系实际学习物理的观念和习惯。 【教学重难点】 重点：光的偏振实验的观察和分析。 难点：光振动与自然光和偏振光的联系。 【教学方法】 通过实验现象使学生认清机械波中横波的偏振现象，再通过机械波与光波的类比，实现轻松过渡，形成概念明确规律，并在应用中深化知识的理解。 【教学用具】 柔软的长绳一根，带有狭缝的木板两块，细软的弹簧一根，电气石晶体薄片或人造偏振片两片，投影仪. 【教学过程】 （一）引入新课 （复习横波和纵波的概念） 教师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？ 学生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波，振动方向和传播方向一致的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。 教师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波究竟是横波还是纵波呢？ 这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。 （二）进行新课
1.偏振现象 教师：我们先通过一个实验来看看怎么判断一种波是横波还是纵波。 ［演示一］介绍课本图13.6－1装置，教师演示，引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。 教师：请一位同学来表述一下看到的现象。 学生：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向一致时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。 教师：表达得不错，还有同学要补充吗？ 学生：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能通过狭缝。 教师：很好。横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，根据是否能发生偏振，我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。虽然这种方法对判断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。 ［演示二］（教师介绍装置，强调起偏器P和检偏器Q的作用，演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化） 教师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似，它上面有一个特殊的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观察。 ［现象1］用一个起偏器观察自然光，偏振片是透明的，以光的传播方向为轴旋转P时，透射光强度不变。［投影］ 教师：同学们能由此得到什么结论吗？ 学生：光是纵波。 教师：怎么得到这个结论的呢？ 学生：与前面纵波实验类比得到的。 教师：大家有没有考虑过假如波是横波而且沿各个方向都有振动的情况呢？ （学生默然，教师继续演示）
§4 偏振光的干涉及其应用 习题4.1：平行于光轴切割一块方解石晶片，放置在主截面成350角的一对尼科耳棱镜之间，晶片的光轴平分此角，求： （1）从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅和光强。 （2）由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅和光强。 设入射自然光的光强为I 0=A 2。 习题4. 1解答： 如图所示： 已知：o 5.17=α （1）从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅和光强。 设由第一个尼科耳棱镜P1射出线偏振光的光强为I 1： 22 1021211A I A I === 得 A A 21 1= 从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅为：
o E o O A A A A A A 5.17cos 2 1cos 5.17sin 21sin 11====αα 从方解石晶片射出的O 光和E 光的强度为： o E E o O O I A I I A I 5.17cos 215.17sin 2 1202202 ==== （2）由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅和光强。 由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅为： o E Ep o O Op A A A A A A 5.17cos 2 1cos 5.17sin 2 1sin 2222====αα 光强为： o Ep o OP I A I I 5.17cos 2 15.17sin 2 1402402== 习题4.2：光强为I 0单色平行光通过正交尼科耳棱镜，中间插入四分之一波片，其主截面与第一个尼科耳轴棱镜的主截面夹角为600，求出射光强度。
习题4. 2解答： 如图： 已知：o o 30,60==βα 设入射自然光的光强为I 0=A 2 由第一个尼科耳棱镜P1射出线偏振光的光强为I 1： 22 1021211A I A I === 得 A A 21 1= 从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅为： o E o O A A A A A A 60cos 2 1cos 60sin 21sin 11====αα 由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅为：
偏振的原理及其应用 专业：软件工程 班级：1402班 姓名：王胜飞
目录偏振光的概念 线偏振光的产生 偏振光的应用 1、汽车车灯 2、观看立体电影 3、生物的生理机能与偏振光 4、偏光显微镜 5、在医学方面的应用 6、在智能楼宇中的应用 7、在摄影等方面的应用 8、非金属夹杂物的鉴定
光在我们生活中无处不在，与我们的生活密不可分，是大自然的力量之源。而光中的偏振光更是在生活、科学等各个方面用途甚广，下面列举一下偏振光的应用。 偏振光的概念 光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。 就偏振性而言，光一般可以分为偏振光、自然光和部分偏振光。其中还有圆偏振光、椭圆偏振光、线偏振光等。 线偏振光的产生 1：反射及折射产生线偏振光 2：由二向色性产生线偏振光 3：双折射晶体产生线偏振光 现实中由于上述方法的太过于繁琐、复杂，人们利用偏振光的性质以及产生条件，制造了廉价的偏振片来产生线偏振光。 偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。
偏振光的应用 1、汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。 另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。 2、观看立体电影 在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的
偏振光的产生及其应用 程思源 班级：06110902 学号：20091437 摘要 该文通过对偏振光的分析，全面地介绍了偏振光的分类、产生方法及应用。在偏振光产生的介绍中，分别介绍了线偏振光、椭圆偏振光、径向偏振光的产生方法，并利用电场矢量进行了具体分析。最后介绍了偏振光在生活和研究中的应用。 关键字：偏振光，双折射，布鲁斯特棱镜 1、偏振光的定义及分类 1.1偏振光的定义： 在一般光源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。偏振光是指光矢量的振动方向不变或具有某种规则地变化的光波。偏振光是光矢量不均匀分布造成的。我们把这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。 1.2偏振光的分类： 均匀偏振光：根据光波电矢量的端点在波面内描绘的轨迹的形状，来对偏振光的种类进行划分，大致可以把偏振光分为：线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光这几种，而线偏振光和圆偏振光都可以看作是椭圆偏振光的特殊情形。 非均匀偏振光：非均匀偏振光的偏振态较为复杂，如径向偏振光，是电矢量振动方向在光束横截面上具有轴对称性 ,始终沿着径向的一种偏振光。如下图： 图一：径向偏振光的电场分布 其电场数学表达式为：r r e r E r E )(),(0= ψ （其中）r e 为径向单位矢量。
2、偏振光的产生 2.1将自然光转化为偏振光的方法有很多种，常用的有以下几种： (1)利用偏振片的二向色性将自然光转化为偏振光 通常而言，这种方法是最简单的方法。所谓二向色性，就是指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。利用偏振片获得偏振光的方法就是利用了偏振片的二向色性。 (2)利用反射、折射原理产生偏振光 图二：通过反射和折射产生偏振光的光路图 利用图中的方法，可以获得反射偏振光和折射偏振光。其中反射光为部分偏振光，形成偏振光的特点是：垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动。折射光也为部分偏振光，特点是：平行于入射面的光大于垂直于入射面的光。 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。所以运用多个平行的玻璃片组成的玻璃片堆可以得到线偏振光。 (3)利用晶体双折射产生偏振光 这是通过晶体特性以及双折射的原理产生偏振光的方法。以方解石晶体为例，当光束通过晶体时会发生双折射现象，产生寻常光和非寻常光。其中寻常光是符合折射定律的光线，非寻常光则不符合折射定律。通过实验证明，寻常光线和非常光线都是偏振光。 2.2其他方法 因为在科学研究中和日常生活中仍然有许多其他方法可以产生偏振光。在此，具体针对椭圆偏振光和径向偏振光的产生方法做出具体分析。 (1)椭圆偏振光的产生[1] 椭圆偏振光是两列频率相同 ,振动方向互相垂直 ,且沿同一方向传播的线偏
第六节光的偏振 教学目标： （一）知识与技能 1、通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。 2、了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。 3、了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。 （二）过程与方法 1、通过机械波的偏振实验和光的偏振实验掌握类比研究物理问题的方法。 2、通过对光的偏振应用的学习，提高应用知识解决实际问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 通过课外活动观察光的偏振现象培养学生联系实际学习物理的观念和习惯。教学重点： 光的偏振实验的观察和分析。 教学难点： 光振动与自然光和偏振光的联系。 教学方法： 通过实验现象使学生认清机械波中横波的偏振现象，再通过机械波与光波的类比，实现轻松过渡，形成概念明确规律，并在应用中深化知识的理解。 教学用具： 柔软的长绳一根，带有狭缝的木板两块，细软的弹簧一根，电气石晶体薄片或人造偏振片两片，投影仪。 教学过程： （一）引入新课 （复习横波和纵波的概念） 教师：请同学们回忆一下机械波一节内容，举例说说什么是横波？什么是纵波？ 学生：振动方向和传播方向垂直的波叫横波，抖动水平软绳时产生的波就是横波。振动方向和传播方向在一条直线上的波叫纵波，像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。
教师：通过前几节课的学习，我们知道光具有波动性，那么光波究竟是横波还是纵波呢？ 这节课我们要学习的偏振现象，可以说明光是横波。 （二）新课教学 1、偏振现象 演示实验一： 介绍课本图13.6－1装置，教师演示，引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况，看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。 现象：对绳上形成的横波，当狭缝与振动方向一致时，波不受阻碍，能通过狭缝，而当狭缝与振动方向垂直时，波被狭缝挡住，不能通过狭缝传到木板另一端，对弹簧上形成的纵波，无论狭缝怎样放置，弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。 教师补充：在绳上横波传播过程中，当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时，有部分振动能通过狭缝。横波的这种现象称为偏振现象，大家看到，纵波不会发生偏振现象，根据是否能发生偏振，我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。虽然这种方法对判断机械波并非必要，但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。 演示实验二： （教师介绍装置，强调起偏器P和检偏器Q的作用，演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化） 教师：请大家看这个薄片，它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似，它上面有一个特殊的方向称透振方向，只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片，下面请大家认真观察。 现象1：用一个起偏器观察自然光，偏振片是透明的，以光的传播方向为轴旋转P时，透射光强度不变。［投影］ 提问：同学们能由此得到什么结论吗？ 学生：光是纵波。 教师：怎么得到这个结论的呢？ 学生：与前面纵波实验类比得到的。
学院 专业 年级 姓名 论文题目 指导教师职称 成绩 年月日
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 引言 (1) 2 偏振光的原理及基本定义 (1) 3 偏振光的分类 (2) 3.1均匀偏振光 (2) 3.2非均匀偏振光 (2) 4 偏振光的产生 (2) 4.1常用方法 (2) 4.2其他方法 (3) 5 偏振光的应用 (5) 5.1偏振光在生活中的应用 (5) 5.2偏振光在研究中的应用 (7) 6 总结 (7) 参考文献 (7)
谈谈偏振光的产生及其应用 摘要：电磁波理论，光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直。光矢量在垂直于波线的平面作二维振动，光矢量的振动方式，叫做光波的偏振态。该文通过对偏振光的分析，简要地介绍了偏振光的分类、产生方法及应用。在偏振光产生的介绍中，分别介绍了线偏振光、椭圆偏振光、径向偏振光的产生方法，并利用电场矢量进行了具体分析。最后介绍了偏振光在生活和研究中的应用。 关键词：偏振光；双折射；布鲁斯特棱镜；应用 Talk about the generation and application of polarized light Abstract : According to the electromagnetic theory, light is a transverse wave, its direction, and in the vertical direction vibration. Light vector in the vertical plane two-dimensional vibration wave line, light vector mode of vibration, called the polarization of light waves. In this paper, through the analysis of polarized light, polarized light is introduced the classification, the generation methods and application. This paper also introduced the linear polarized light, ellipse polarized light, the radial polarization method, and gives a detailed analysis using the electric field vector. Finally the application of polarized light in life and investigation were simply introduced . Key words : Polarized light ; Birefringence ; Brewster prism ; Application 1引言 随着偏振光技术的发展，其在生活中的应用也越来越广泛，为了进一步研究光束和物资的偏振特性，人们对偏振光器件也提出了越来越高的要求，并逐步提出和建立了各种各样的测量方案和系统，偏振光的特性及其发现，以及在生活中诸方面的应用举例，说明了生活中无处不在的偏振在我们生活中所扮演的重要角色。因此，研究偏振光的性质和各种物理现象、总结其规律对于认识世界、改造世界有其重大意义。2偏振光的原理及基本定义 自然光：光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均匀性，具有这种特性的光就叫自然光。 偏振光：如果光波的光矢量的方向始终不变，只沿一个固定方向振动时，这种光称为线偏振光或完全偏振光。因线偏振光中沿传播方向各处的光矢量都在同一振动面