第十六章 光的偏振
光的干涉现象和衍射现象都证实光是一种波动，即光具有波的特性，但是，不能由此确定光是纵波还是横波，因为无论纵波和横波都具有干涉和衍射现象。实践中还发现另一类光学现象，不但说明了光的波动性，而且进一步说明了光是横波，这就是“光的偏振”现象，因为只有横波才具有偏振现象。 自然光和偏振光 马吕斯定律
§16-1 自然光和偏振光 马吕斯定律
一．自然光
我们知道，光波是一种电磁波。电磁波是变化的电场和变化的磁场的传播过程，并且它是横波。
在光波中每一点都有一振动的电场强度矢量→
E 和磁场强度矢量→
H ，→
E 、→
H 及光波传播方向→
K 的方向是互相垂直的， 如图：
图16-1
→
E 、→
H 中能够引起感光作用和生理作用的是电场强度矢量→
E ，所以将→
E 称为光矢量。 在除激光外的一般光源中，光是由构成光源的大量分子或原子发出的光波的合成。由于发光的原子或分子很多，不可能把一个原子或分子所发射的光波分离出来，因为每个分子或原子发射的光波是独立的，所以，从振动方向上看，所有光矢量不可能保持一定的方向，而是以极快的不规则的次序取所有可能的方向，每个分子或原子发光是间歇的，不是连续的。平均地讲，在一切可能的方向上，都有光振动，并且没有一个方向比另外一个方向占优势，即在一切可能方向上光矢量振动又相等。 1、自然光
在一切可能的方向上都具有光振动，而各个方向的光矢
量振动又相等。如下图所示，自然光中
E 2、自然光表示方法
在任意时刻，我们可以把各个光矢量分解成两个互相垂直的光矢量，如下图所示。为了简明表示光的传播常用和传播方向垂直的短线表示图面内的光振动，而用点子表示和图面垂直的光振动。如下图所示，对自然光，短线和点子均等分布，以表示两者对应的振动相等和能量相等。
注意：由于自然光中光矢量的振动的无规则性，所以这个互相垂直的光矢量之间没
有固定的位移差。
二．线偏振光 1、线偏振光
由上可知，自然光可表示成二互相垂直的独立的光振动，实验指出，自然光经过某些物质反射、折射或吸收后，只保留沿某一方向的光振动。
如果只会有单一方向的光振动，则此光束称为线偏振光（或完全偏振光或平面偏振 光）。
2、线偏振光的表示方法
定义
：偏振光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面。
图 16-2
图
16-3
光振动垂直图面）(K
图 16-5
图 16-4
说明：（1）线偏振光不只是包含一个分子或原子发出的波列，而会有众多分子或原
子的波列中光振动方向都互相平行的成份。 （2）偏振光不一定为单色光。
三．部分偏振光 1．部分偏振光
某一方向的光振动比与之互相垂直的方向的光振动占优势，这种光称为部分偏振光。
2．部分偏振光的表示方法
四．偏振片的起偏和检偏
光是横波，在自然光中，由于一切可能的方向都有光振动，因此产生了以传播方向为轴的对称性，为了考虑光振动的本性，我们设法从自然光中分离出沿某一特定方向的光偏振，也就是把自然光改变为线偏振光。 1．偏振片
现今在工业生产中广泛使用的是人造偏振片， 它利用某种只有二向色性的物质的透明薄体做成， 它能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向 互相垂直的光振动通过（实际上也有吸收，但吸 收不多）。为了便于使用，我们在所用的偏振片上 标出记号“ ”，表明该偏振片允许通过的光振动 方向，这个方向称做“偏振化方向”，也叫透光轴 方向。如下图情况，自然光经偏振片P 变成了线偏
平行图面振动较强）
(K
垂直图面振动较强）
(K
图
16-6
图 16-7
振光。
2．起偏和检偏
通常把能够使自然光成为线偏振光的装置称为起偏振器。如：上面的偏振片P 就属于起偏振器。
用来检验一束光是否为线偏振光的装置通常称为检偏振器。如：P 也可做检偏振器。 如图，让束线偏振光入射到偏振片P 2 上，当 P 2的偏振化方向与入射线偏振光的光振动方向相同时，则该线偏振光仍可继续经过P 2而射出，此时观察到最明情况；把P 2沿入射光线为轴转动α角（2
0πα<<）时，线偏振光的光矢量在P 2的偏振化方向有一分量能
通过P 2，可观测到明的情况（非最明）；当P 2转动2
πα=时，则入射P 2上线偏振光振动
方向与P 2偏振化方向垂直，故无光通过P 2，此时可观测到最暗（消光）。在P 2转动一周的过程中，可发现：最明→最暗（消光）→最明→最暗（消光）。
结论：（1）线偏振光入射到偏振片上后，偏振片旋转一周（以入射光线为轴）过程
中，发现透射光两次最明和两次消光。
α：偏振化方向转过角度
（2）若自然光入射到偏振片上，则以入射光线为轴转动一周，则透射光光强
不变。
（3）若部分偏振光入射到偏振片上，则以入射光线为轴转动一周，则透射光
有两次最明和两次最暗（但不消光）。
五．马吕斯定律
如图所示，自然光入射到偏振片P 1上，透射光又入射到偏振片P 2上，这里P 1为起偏振器，P 2相当于检偏振器。透过P 2的线偏振光其光强的变化规律如何？这就是马吕斯定律要阐述的内容。
设P 1 、P 2 的二偏振化方向为P 1 P 1 、P 2 P 2，夹角为α，自然光经P 1后变成线偏振光，光强为 I ，光矢量振幅为 A 。光振动→
A 分解成与P 2平行及垂直的二个分矢量，标量形式分量为：
??
?A =A A =A ⊥α
α
sin cos || 只有→
A ||能透过P 2，∴透过光的光振动振幅
为αcos || A =A =A (不考虑吸收)
光强∝光振动振幅
∴入射光与透射光强之比为
αα2
2222cos )cos (=A A =A A =I I
（16-1）
此式是马吕斯1809年由实验发现的，称做马吕斯定律。它表明：透过一偏振片的光强等于入射线偏振光光强乘以入射偏振光的光振动方向与偏振片偏振化方向夹角余弦平方。
自然光
起偏振器检偏振器
偏振光
2
图 16-9
图 16-10
A
讨论：（1）最明）(,0max I =I =I =α
（2）（消光）或0
,2
32=I =ππα （3）
I
,20，，παπαα
例16-1：偏振片P 1 、P 2放在一起，一束自然光垂直入射到P 1 上，试下面情况求P 1 、
P 2偏振化方向夹角。
透过P 2光强为最大投射光强的3
1
；
透过P 2的光强为入射到P 1 上的光强31
。
解：（1）设自然光光强为0I ，透过P 1光强为 I =I 21
1
透过P 2 光强为α2
12cos I =I （马吕斯定律）
1max 2I =I ，当1max 223
1
31I =I =I 时，
)3
3arccos(cos 312±=?=αα （2）αα2212cos 2
1
cos I =I =I
当 I =I 3
1
2时， )36arccos(cos 21312±
=?=αα 例16-2：如图，三偏振片平行放置， P 1 、P 3偏振化方向垂直，自然光垂直入射到偏振
片P 1、P 2、P 3上。问：
（1）当透过P 3光光强为入射自然光光强8
1
时，P 2与P 1偏振化方向夹角为多少？
（2）透过P 3光光强为零时，P 2如何放置？
（3）能否找到P 2的合适方位，使最后透过光强为入射自然光强的2
1
？
解：（1）设P 1 、P 2偏振化夹角为θ，自然光强为 I ，经P 1 光强为20I
=I ，经P 2光强2I
为
θθ2212cos 2
1
cos I =I =I
经P 3光强3I 为
1
P 2
P 图
16-11P 图 16-12
θθθθθπ
2sin 81sin cos 21sin )2(
cos 222022223 I =??
?
???I =I =-I =I 当 I =I 81
3时， 4512sin 2=?=θθ
（2） 90,002sin 0,2sin 81
23203=?==I I =I θθθ时，
（3）无意义。
时，,42sin 2
1
,2sin 812323=I =I I =I θθ ∴找不到P 2的合适方位，使 I =I 2
1
3 。
讨论：?max 3=I 由（1）中3I 公式中， I =I 8
1
max 3
§16-2 反射和折射时光的偏振
自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时也会发生偏振现象，即反射光和折射光都是部分偏振光，在一定条件下，反射光为线偏振光，这一现象是马吕斯1808年发现的，这一内容介绍如下。 一．布儒斯特定律 1．实验情况
如图，MM ’是两种介质分界面（如：空气与玻 璃），SI 是一束自然光入射线，IR 、IR ’分别是反 射线和折射线，γ、i 分别为入射角和折射角。前 面已讲过，自然光可分解为两个振幅相等的垂直 分振动，在此，设二分振动在图面内及垂直图E ， 前者称为平行振动，后者称为垂直振动。在入射 线中，短线与点子均等分布。
实验表明：反射光波垂直成份较多，被折射部 分含平行成份较多。可见，反射光和折射光均为部 图16-13
分偏振光。 2．布儒斯特定律
反射光和折射光的偏振化程度与入射角i 有关，设n 1、、n 2是入射光和折射光所在介
质空间的折射率，用n 21=1
2n n
表示折射介质相对入射介质的折射率，实验表明当i 等于某
一特殊值0i ，当入射光与折射光垂直时，反射光为垂直入射面振动的线偏振光，折射光
'
部分偏振光）
（部分偏振光）
仍为部分偏振光，此时，入射角0i 满足
1200n n
sin i sin =γ （折射定律） ∵
i 00π
γ=
+ ∴000i sin )i 2
sin(
sin =-=π
γ
故（16-2） 即入射角0i 满足211
2
0n n i tg ==
时，反射光为垂直 于入射面振动的线偏振光，这一规律称为布儒斯 特定律，上式为布儒斯特定律数学表达式。该定 图16-14
律是布儒斯特1812年从实验中研究得出的。0i 称 为布儒斯特角或起偏角。
说明：（1）可证明：当0i i =时，反射光为垂直于入射面振动的线偏振光。
证明：由折射定律知：
1
200n n
sin i sin =γ 又120n n
i tg =（布儒斯特定律）∴0
0000cos i sin i tg sin i sin ιγ==
即)i 2
sin(
i cos i sin 000-==π
2
i 00π
γ=
+∴
结论：（1）当入射角为布儒斯特角时，反射光为垂直于入射面的线偏振光，并
且该线偏振光与折射光线垂直。
（2）折射光为部分偏振光，平行入射面振动占优势，此时偏振化程度最
高。
例16-3：某一物质对空气得临界角为 45，光从该物质向空气入射。求？=0i
解：设n 1为该物质折射率，、n 2为空气折射率，可有
全反射定律为：1
2
90sin 45sin n n =
又1
20n n
i tg =
∴2290
sin 45sin i tg 0==
3.35i 0
=? 二．玻璃堆法（获得偏振光方法）
前面讲过，当0i i =时，折射光的偏振化程度最大（相对0i i ≠而言）。实际上，0
i i =时，折射光与线偏振光还相差很远。如：当自然光从空气射向普通玻璃上时，入射光中
'
部分
（部分偏振光）
垂直振动的能量仅有15%被反射，其余85%没全部平行振动的能量都折射到玻璃中，可见通过单个玻璃的折射光，其偏振化程度不高。为了获得偏振化程度很高的折射光，可令自然光通过多块平行玻璃（称为玻璃堆），使0i i =入射，因射到各玻璃表面的入射线均为起偏角，入射光中垂直振动的能量有15%被反射，而平行振动能量全部通过。所以，每通过一个面，折射光的偏振化程度就均加一次，如果玻璃体数目足够多，则最后折射光就接近于线偏振光。
证明：自然光入射角为0i 时，通过
各面入射时，均以起偏角入 射，即
210n n
tg =γ 。∵2
100sin sin n n =ιλ
及000cos )2
sin(i sin γγπ
=-=
∴
2
100000cos sin sin sin n n tg ===γγγιγ 可见，0γ是光从玻璃中向空 图16-15
气界面入射时起偏角。
例16-4：杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。
（1）在单色自然光源S 后加一偏振体P ；
（2）在（1）情况下，再加P 1、P 2，P 1与P 2透光方向垂直，P 与P 1、P 2透光方
向成 45角。
（3）在（2）情况下，再在E 前加偏振片P 3，P 3与P 透光方向一致。
图 16-16
解：（1）到达S 1、S 2光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，且由于线偏
振片很薄，对光程差的影响可略，干涉条纹的位置与间距和没有P 时基本一致，只是强度由于偏振片吸收而减弱。
（2）由于从P 1、P 2射出的光方向相互垂直，∴不满足干涉条件，故E 上呈现均匀明，
无干涉现象。
（3）∵从P 出射的线偏振光经与P 1、P 2后虽然偏振化方向改变了，但经过P 3后它
们振动方向又同一方向，满足相干条件，故可看到干涉条纹。
例16-5：如图，用自然光或偏振光分别以起偏角0i 或其它角（0i i ）射到某一玻璃表
面上，试用点或短线表明反射光和折射光光矢量的振动方向。
解：结果如下：
图16-17
§16-3 光的双折射
一．光的双折射现象 1．双折射现象
当一束光在两种同性介质（如：玻璃、水等）的分界面上折射时，折射光只有一束，这是为人们所熟知的，并且满足光的折射 定律。当一束光射入各向异性的介质（如： 方解石晶体、其化学成分为碳酸钙CaCO 3） 中，折射光为二束，此种现象称为双折射 现象。如图所示，如果入射光束足够细，
晶体足够厚，折射光束完全可以分开。（立方晶系是 各向同性的，不可能产生双折射，如NaCl 晶体）
图16-18
2．寻常光和非寻常光
实验表明，当改变入射角ι时，两束折射光之一恒满足折射定律，这束光称为寻常光，通常用Ο表示，简称Ο光。另一束光不遵从折射定律，它不一定在入射面内，且入
射角i 改变时，γ
cos i
sin 也不是一个常数。这束光称为非常光，用е表示，简称е光。如下
图所示，即使0i =时，е光也不沿入射光方向。
产生双折射的原因：Ο光和е光在晶体中传播速度不同，Ο光在晶体中各个方向的传播速度相等，而е光传播速度却随方向而变化。即在各向异性晶体中每一方向都有两个光速，一是Ο光速度，另一是е光速度。
图16-19
在一般情况下，这两个速度不相等。但是，晶体中有这样一个方向，沿此方向，Ο、е二光速度相等，该方向称为晶体的光轴。如：方解石按解理石劈裂的方解石平行六面体，它的每个面上的锐角都是 78，每个面上的
钝角为 102（更精确的是‘
778 和’53101 ）。当
各棱边长度相等时，则A 、B 二顶点的直线方向 就是光轴方向。如图所示。注意：光轴不是唯一 的一条直线，是代表一个方向，与A 、B 连线平 行的所有直线都可代表光轴方向。只有一个光轴 的晶体（如方解石、石英）称为单轴晶体，有些 晶体（如：云母、硫磺等）具有两个光轴，称双
轴晶体。为简单起见，在此仅讨论单轴晶体。 图16-20 3．主截面、主平面
主截面：包含光轴和任一天然晶面法线的平面。
主平面：包含光轴和晶体中任一光线（Ο光或е光）的平面。
寻常光和非寻常光都是线偏振光，这可用检偏振器来验证。检验结果发现，Ο光振
动面垂直于它自己的主平面，е光振动平面平行于自己的主平面。如上图所示，当光轴在纸面内时，纸面为主截面（上晶面与纸面垂直），此时入射面与主截面重合，此时Ο光和е光的主平面都在主截面内，Ο光和е光振动互相垂直。注意：在一般情况下，Ο光和е光的主截面有一个不大的夹角，因此，Ο光和е光的振动不完全垂直。
二．惠更斯原理在双折射中的应用
Ο光在单轴晶体中传播速度相同，所以从晶体中一点光源发出的Ο光的波振面是球面，但е光传播速度随方向而变，所以它的波振面不是球面，可以证明是旋转椭球面，如下图所示。因为在光轴上Ο光和е光的传播速度相同，所以球面与椭球面相切于光轴A、B两点。AB 就是旋转椭球面的旋转轴。假设图中球面和椭球面是从О点发出的光传播1S。
从图中可知，在垂直光轴方向Ο光与е光速度差最大。对有些晶体V
О>V
e
，称正轴
晶体（如：石英）；对另一些晶体V
О e ,称负轴晶体（如：方解石）。设C为光速（真空 中）， 定义： 总称：晶体主折射率光折射率 的 ：晶体对垂直光轴方向 光折射率 ：晶体对 ? ? = = e V c n O V c n e e ? ? ? < > > < 如方解石） 负轴晶体： 如石英） 正轴晶体： ( ( e o e o e o e o v v n n v v n n 图16-21 图16-22 当0 i=，垂直光轴入射时，o、e光重合， 但速度不同。如图所示。 图16-23 三．尼科耳棱镜 1．原理 尼科耳棱镜和偏振片一样，用来起偏和检偏，是一种光学仪器，结构和原理如下。如图所示。 图16-24 图16-25 取一方解石晶体，它的长度约等于其厚度的三倍，天然方解石的两个端面与底面成 73角，即平行四边形A’CN’M的两对角为 71，把二断面磨掉一部分，使与底边成 68角，即平行四边形A’CN’M成为ACNM，然后将晶体沿垂直于ACNM及两端面剖面磨光并用加拿大树胶粘合起来，即成为尼科耳棱镜。光轴在ACNM平面内，与AC成 48角。尼科耳棱镜简称为尼科耳。入射光SI平行于棱镜的边长CN，入射面为ACNM，入射光进入棱镜后分解为Ο光和е光，因为入射面和主截面重合，所以Ο光和е光的主平面都在主截面内。Ο光情况：它在加拿大树胶上入射角为 76， 加拿大树胶折射率n=1.550（方解石对Ο 光的折射率n 0=1.658， Ο光是从光密到光疏入射，而入射角 76又大于临界角 15 . 69， 所以Ο光在加拿大树胶层上受到全反射，反射到CN面上，此面涂墨，可以把它吸收掉。е光情况：∵方解石对е光的折射率为1.4864<加拿大树胶的折射率n=1.550, ∴е光在加拿大树胶层上下能全反射，故它通过树胶从棱镜射出，所以从尼科耳射出的光是线偏振光。其振动面就是主截面。 2．尼科耳起偏和检偏 尼科耳和偏振体一样，不仅可以作为起偏振器，也可做为检偏振器。如下图所示。 最明 明 S M I N α =2cos I I M 、N 主截面夹角0 90 ,0≠≠α最暗 S M N 2 π=α图16-26 四．二向色性 对Ο光和е光有选择吸收，这种性能成为二向色性。 18-4偏振光的干涉及应用 一、偏振光的干涉 1干涉条件分析 实现偏振光的干涉的实验装置如图所示M 、N 为两块偏振片（或尼科耳棱镜），分别作起偏振器和检偏振器用，其偏振化方向是互相垂直的,C 为一双折射晶片，它的光 图16-27 轴和晶面平行，一束自然单色光垂直地投射在偏振片M 上，如果取出晶片C ，视场是黑暗的，放入晶片C ，当晶片C 的光轴与偏振片M 的偏振化方向成一适当角度时，视场便由黑暗变为明亮，这是两束偏振光干涉的结果。自然光通过偏振片M 后变为偏振光，它的振动方向即偏振片M 的偏振化方向，这束偏振光垂直投射在晶片上，因而也垂直于晶片的光轴，这束光进入晶片后分解为振动方向互相垂直的o 光和e 光。因光轴与晶面平行，o 光和e 光沿同一方向进行不分开，o 光的振动方向垂直于光轴方向，而e 光的振动方向则平行于光轴方向，在进入晶片之前这两束光没有位相差，但由于这两束光在晶片中的传播速度不相同，从晶片射出时有一位相差。设o n 为晶片对o 光的折射率， e n 为晶片对e 光的主折射率，d 为晶片的厚度，则这两束光的光程差d )n n (e o -，因而 他们的位相差为 d )n n ( e o -= λ π δ2 其中λ为光在真空中的波长。这两束光线中每一束的光振动可分解为平行和垂直于偏振片N 的偏振化方向的分振动，因为只有平行于N 的偏振化方向的分振动才能通过N 射出，所以从偏振片N 射出的两束光振动方向相同，频率相同，又有恒定的位相差，所以它们具有干涉的一切必要条件，因而从偏振片N 射出时发生干涉。 2、干涉加强和减弱的条件。 如图，设为晶片的光轴方向CC 与偏振 片M 的偏振化方向MM 的夹角，A 为从M 射出的偏振光的振幅，则从晶片C 射出的o 光和e 光的振幅分别为 θsin A A o = θcos A A e = 又如图，NN 为偏振片N 的偏振化方向，与 偏振片M 的偏振化方向MM 垂直，因为只有 平行于NN 方向的分振动才能通过偏振片N 射出， 所以从偏振片N 射出的两束光的振幅分别为 θcos A A oN 0= θsin A A e eN = 将 代入 式得 θθcos sin A A oN = θθcos sin A A eN = 可见这两束光线的振幅相等，但振动方向 图16-28 相反。o 光和e 光从晶片C 射出时有一位相差δ。 因oN A 与eN A 这两个振动方向相反，又引入位相 差π,故总的位相差为 πλ π πδ+-= +d )n n (e o 2 干涉加强和减弱的条件为：当 ππλ π k d )n n (e o 22=+- 即当 πλ π δ)k (d )n n (e o 122-=-= θ 时干涉加强，视场最亮；当 ππλ π )k (d )n n (e o 122+=+- 即当 πλ π δk d )n n (e o 22=-= 时干涉减弱，视场最暗。 二、有关应用 1、光弹性效应 2、克尔效应与泡克耳斯效应 电气系\计算机系\詹班 《大学物理》（光的偏振）作业5 一．选择题 1. 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片以入射光线为轴慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为 (A) 光强单调增加； (B) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零 (C) 光强先增加，后又减小至零； (D) 光强先增加，后减小，再增加。 【 D 】 2．一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后，出射 光的光强为I= I 0/8，已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P 2，要使出射光的光强为零，P 2最少要转过的角度是 （A ）30° （B ）45° （C ）60° （D ）90° [ B ] [参考解] 设P 1与 P 2的偏振化方向的夹角为α ，则 82sin 8sin cos 2020220I I I I === ααα ，所以4/πα=，若I=0 ，则需0=α或πα= 。可得。 3．一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为 （A ）1/2 （B ）1/5 （C ）1/3 （D ）2/3 【 A 】 4．自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为 （A ）完全偏振光且折射角是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° 第16章 光的偏振 习题解答 1．自然光、线偏光和部分偏振光有何区别？用哪些方法可以获得线偏振光？如何使用检偏器检验光的偏振状态？ 解：自然光、线偏光和部分偏振光偏振态不同；可以通过偏振片、自然光以布儒斯特角入射到两种各相同性介质分界面上产生反射和折射、双折射晶体的双折射等方法来获得线偏振光。 2．自然光是否一定不是单色光?线偏振光是否一定是单色光? 解：自然光不能说一定不是单色光．因为它只强调存在大量的、各个方向的光矢量，并未要求各方向光矢量的频率不一样．线偏振光也不一定是单色光．因为它只要求光的振动方向同一，并未要求各光矢的频率相同． 3．一束光入射到两种透明介质的分界面上时，发现只有透射光而无反射光，这束光是怎样入射的?其偏振状态如何? 解：这束光是以布儒斯特角入射的．其偏振态为平行入射面的线偏振光． 4．什么是寻常光线和非常光线? 什么是光轴、主平面和主截面？寻常光线和非常光线的振动方向和各自的主平面有何关系？ 解：当一束平行自然光正入射到双折射晶体的一个表面上，在另一表面有两束光出射，其中一束遵从折射定律，称为寻常光线（o 光），另外一束不遵从折射定律，称为非常光线（e 光）；当光在双折射晶体中沿一特殊方向传播时，o 光和e 光不分开，它们在该方向具有相同的传播速度，这个特殊的方向称为晶体的光轴；光线在晶体表面上入射，此界面的法线与晶体的光轴所构成的平面称为主截面；光轴与晶体内任一折射光线所构成的平面称为该光线的主平面；o 光的光振动方向垂直于o 光的主平面，e 光的光振动方向在e 光的主平面内。 5．在单轴晶体中，e 光是否总是以e n c /的速率传播？哪个方向以0/n c 的速率传播？ 答：e 光沿不同方向传播速率不等，并不是以e n c /的速率传播．沿光轴方向以0/n c 的速率传播． 6．用一束线偏振光照射双折射晶体，此时能否观察到双折射现象? 解：能观察到双折射现象。 7．投射到起偏器的自然光强度为0I ，开始时，起偏器和检偏器的透光轴方向平行，然后使检偏器绕入射光的传播方向转过30°、45°、60°，试问在上述三种情况下，透过检偏器后光的强度是0I 的几倍? 解：由马吕斯定律有 0o 2018 330cos 2I I I == 0ο2024 145cos 2I I I == 0ο2038160cos 2I I I == 实验27 光的偏振 一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。 二、实验原理 1、光的偏振状态 光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。 图27-4 椭圆偏振光 2、布儒斯特定律 反射光的偏振与布儒斯特定律 如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振 自然光 偏振光 偏振片 P 1P 2 I 0 起偏器 检偏器 自然光 I ' 图a 偏振片起偏 图b 起偏和检偏 图27-6 偏振片 有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律 用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。 θ是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强I 有变化，且转动到某位置时 I ＝0，则表明入射 光为线偏振光，此时θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成 设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 22212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位 差 12???-=?为几种特殊值的情况。 ①当π?k 2=?（ k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为 1、首先，光强的计算并不是利用合成矢量来计算的，光强与振幅的平方成正比，振幅即矢量的模；其次，不论是人眼还是探测器，都不可能接收瞬时光强，即光矢量的振幅大小；最重要的一点，矢量的合成是有条件的，这一点物理光学中有很详细的解释，即必须是相干光才能合成，而自然光一般为非相干光。非相干光的光强叠加只是不同光线光强的简单叠加。因而，只要有光线，光强恒大于0。但相干光与此不同，会有等于0的情况。 2、因为其不是偏振光，所以光强I不发生变化。 3、光的偏振实验中，如果在一组相互正交的偏振片之间插入一块半波片，使其光轴和起偏器的偏振轴平行，则透过检偏器的光斑还是暗的。因为经过起偏器后的线偏振光的偏振方向与波片光轴平行，与波片光轴垂直方向没有分量，此时不发生双折射效应，经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，所以消光。 将检偏器旋转90度后，光斑的亮暗有变化，变亮，因为经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，检偏器旋转90度后正好与线偏振光振动方向一致。 这个问题的关键在于波片的光轴和起偏器偏振轴平行，线偏振光经过后不改变偏振方向。我们知道线偏振光经过1/2波片偏振方向是要关于光轴（或者快轴，或者慢轴）对称的。当线偏振光偏振方向平行或者垂直与快轴或者慢轴时，波片不起改变偏振态的作用，不仅1/2波片如此，其它波片也这样。 4、用一个偏振片就能分辨。当自然光通过偏振片时，无论偏振片怎么旋转或者是静止（以光的传播方向为轴）光的强度都不会发生变化。 当圆偏振光通过偏振片时，保持偏振片不动，你会发现光的强度呈周期性变化，而且会出现消光。当圆偏振光与自然光的混合光通过偏振片时，保持偏振片不动，你也会发现光的强度呈周期性变化，但不会出现消光。 【实验名称】偏振光的分析【实验目的】 1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，加深对光的偏振现象的认识。 2．学习直线偏振光的产生与检验方法，了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法。 【实验仪器】 He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。 【实验原理】 1．光的偏振状态 偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。它是横波的重要特性。光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。 2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。直线偏振光垂直通过波片的偏振状态 3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤 【实验内容】 1．测定玻璃对激光波长的折射率 2．产生并检验圆偏振光 3．产生并检验椭圆偏振光 【数据表格与数据记录】 波长为时玻璃对于空气的相对折射率为。现象：两次最亮，两次消光。结论：圆偏振光 如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。现象：两次亮光，两次消光结论：椭圆偏振光 现象：两最亮，两次消光结论：线偏振光 【小结与讨论】 1.实验测的了时玻璃对空气的折射率为。 2.单色自然光经过起偏器和检偏器，旋转 检偏器一周，发现光电流相应出现两次消光现象，是分析其原因。 答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为 2 π 和 3 π 时，根据马吕斯定律 θ2 cos I I=可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。 3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作，搞清了几种偏振光的区别，以及怎样得到他们。 【实验名称】偏振光的分析 【实验目的】 1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，加深对光的偏振现象的认识。 2．学习直线偏振光的产生与检验方法，了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法。 【实验仪器】 He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。 【实验原理】 1．光的偏振状态 偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。它是横波的重要特性。光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。直线偏振光垂直通过波片的偏振状态 3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤 【实验内容】 1． 测定玻璃对激光波长的折射率 2． 产生并检验圆偏振光 3．产生并检验椭圆偏振光 【数据表格与数据记录】 οοο58308250211=-=-=??p i οοο57307250212=-=-=??p i οοο57307250213=-=-=??p i οοο56306250214=-=-=??p i οοο58308250215=-=-=??p i οοο57307250216=-=-=??p i οοο56306250217=-=-=??p i ο577 7 1=+????+= p p p i i i 5399.157tan tan ===οn i p 波长为时玻璃对于空气的相对折射率为。 现象：两次最亮，两次消光。结论：圆偏振光 如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。 实验07 光的偏振实验 光波是特定频率范围内的电磁波。在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振特性清楚地显示了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。本实验研究光的一些基本的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。 【实验目的】 1、 理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法； 2、 学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。 【仪器用具】 SGP-2A 型偏振光实验系统 【实验原理】 1、 光波偏振态的描述 一般用光波的电矢量（又称光矢量）的振动状态来描述光波的偏振。按光矢量的振动状态可把光波偏振态大体分成五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。这里重点讨论偏振光的描述。 一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即 ?? ?+==)cos(cos 21δωωt a E t a E y x （1） 式中δ为x 方向偏振分量相对于y 方向偏振分量的位相延迟量，1a 、2a 分别是两偏振分量的振幅，ω为光波的圆频率。 对于单色光，参数1a 、2a 、δ就完全确定了光波的偏振状态。 以下讨论中，取021>a a 、，πδπ≤<-。 当πδ，0=时，式（1）描述的是一个线偏振光，偏振方向与x 轴的夹角 )c o s a rc t a n (1 2 δαa a =称为线偏振光的方位角（如图1所示）。 图 1 线偏振光 图 2 圆偏振光 当2/2/ππδ-=，且21a a =时，式（1）描述的 是一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度ω旋转，光矢量的端点的轨迹为一圆。δ的正负决定了光矢量的旋向，2/πδ=时为右旋圆偏振光，2/πδ-=时为左旋圆偏振光（迎着光的方向观察，如图2所示）。 除了上述特殊情况，式（1）表示的是椭圆偏振光（如图3所示）。 偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。 2、 偏振片和马吕斯定律 偏振片有一个透射轴（即偏振化方向）和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。因此光波通过偏振片后，将变成光矢量沿透射轴方向振动的线偏振光，因此利用偏振片可以产生线偏振光。 图 4 线偏振光的产生和检测 2 一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。 二、实验原理 1、光的偏振状态 光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。 2、布儒斯特定律 反射光的偏振与布儒斯特定律 如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢 量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振 自然光 偏振光 1I 0 起偏器 检偏器 自然光 I ' 图a 偏振片起偏 图b 起偏和检偏 图27-6 偏振片 有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性 很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律 用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。θ 是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强 I 有变化，且转动到某位置时I ＝0，则表明入射 光为线偏振光，此时 θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成 设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数 t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 2 2212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位 差 12???-=?为几种特殊值的情况。 练习 二十一 光的偏振 一、选择题 1、两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片慢慢 转动180°时透射光强度发生的变化为 [ C ] (A) 光强单调增加； (B) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零 (C) 光强先增加，后又减小至零； (D) 光强先增加，后减小，再增加。 2、两偏振片组成起偏器及检偏器，当它们的偏振化方向成60o 时观察一个强度为I 0的自 然光光源；所得的光强是 [ B ] （A ）I 0/2 ; (B) I 0/8; (C) I 0/6; (D)3 I 0/4. 3、光强为I 0自然光垂直照射到两块互相重叠的偏振片上，观察到的光强为零时 ，两块 偏振片的偏振化方向成 [ D ] (A) 30°； (B) 45°； (C) 60°； (D) 90°。 4、自然光垂直照射到两块互相重叠的偏振片上，如果透射光强为入射光强的一半，两 偏振片的偏振化方向间的夹角为多少？如果透射光强为最大透射光强的一半，则两偏振 片的偏振化方向间的夹角又为多少？ [ D ] (A) 45°, 45° ; (B) 45°, 0° ; (C) 0°, 30° ; (D) 0°, 45°。 5、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且两偏振片的振偏化方向成60°角，若 不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强I 为 [ B ] (A) ； (B) ； (C) ； (D) 。 420I 08I 20I 220I 7、自然光以60o 的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则折射光为 [ D ] A 、完全偏振光且折射角是300 B 、部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为1.732的介质时，折射角为300 C 、部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射； D 、部分偏振光且折射角是300 大学物理实验光的偏振 思考题答案 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08] 1、首先，光强的计算并不是利用合成矢量来计算的，光强与振幅的平方成正比，振幅即矢量的模；其次，不论是人眼还是探测器，都不可能接收瞬时光强，即光矢量的振幅大小；最重要的一点，矢量的合成是有条件的，这一点物理光学中有很详细的解释，即必须是相干光才能合成，而自然光一般为非相干光。非相干光的光强叠加只是不同光线光强的简单叠加。因而，只要有光线，光强恒大于0。但相干光与此不同，会有等于0的情况。 2、因为其不是偏振光，所以光强I不发生变化。 3、光的偏振实验中，如果在一组相互正交的偏振片之间插入一块半波片，使其光轴和起偏器的偏振轴平行，则透过检偏器的光斑还是暗的。因为经过起偏器后的线偏振光的偏振方向与波片光轴平行，与波片光轴垂直方向没有分量，此时不发生双折射效应，经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，所以消光。将检偏器旋转90度后，光斑的亮暗有变化，变亮，因为经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，检偏器旋转90度后正好与线偏振光振动方向一致。 这个问题的关键在于波片的光轴和起偏器偏振轴平行，线偏振光经过后不改变偏振方向。我们知道线偏振光经过1/2波片偏振方向是要关于光轴（或者快轴，或者慢轴）对称的。当线偏振光偏振方向平行或者垂直与快轴或者慢轴时，波片不起改变偏振态的作用，不仅1/2波片如此，其它波片也这样。 4、用一个偏振片就能分辨。当自然光通过偏振片时，无论偏振片怎么旋转或者是静止（以光的传播方向为轴）光的强度都不会发生变化。 当圆偏振光通过偏振片时，保持偏振片不动，你会发现光的强度呈周期性变化，而且会出现消光。 当圆偏振光与自然光的混合光通过偏振片时，保持偏振片不动，你也会发现光的强度呈周期性变化，但不会出现消光。 大学物理仿真实验报告 实验题目：偏振光的研究 实验目的：学习掌握线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的产生条件与鉴别方法， 了解马吕斯定律以及各偏振光的数学推导。学习使用计算机鉴别偏振光以及找出消光位置并观察随四分之一波片的转动，观察直角坐标和极坐标（θ-I 、β-I ）中观察所绘制的图形并做出相关分析。 实验原理： 布儒斯特定律：n tg =α（α为起偏角，n 为反射物质的折射率） 光线斜射向非金属的光滑平面上(例如水、木头、玻璃等)时反射光和透射光都会产生偏振现象，当入射角是某一数值时，反射光为线偏振光，这时的入射角叫起偏角。 偏振片：产生偏振光的元件叫做偏振片，鉴别光的偏振状态叫检偏，用作检偏的仪器或元件叫检偏器．偏振片也可作为监检器使用。 波片与圆偏振光、椭圆偏振光 平面偏振光垂直入射晶片，如果光轴平行于晶片表面，会产生比较特殊的双折射现象，这时非常光e 和寻常光o 的传播方向是一致的，但速度不同，因而从晶片出射时会产生相位差()L n n e -=02λπ δ 式中λ为单色光波长，n0和ne 为0光和e 光的折射率，L 为晶片厚度．由δδ2 020222sin cos 2=-+A A E E A E A E e y x y e X 得： （1）πδk 2=，为线偏振光。 （2）πδ)12(+=k ，为线偏振光； （3）πδ)21 (+=k ，为正椭圆偏振光； （4）δ不等于以上各值时，为椭圆偏振光．(以上K=0。1，2，…) 对某一波长的单色光产生 πδ)12(+=k 相位差的叫作1／4波片。 当线偏振光垂直入射到l/4波片时，且其振动方向与波片光轴成θ角，如图1所示，由于0光和e 光的振幅是θ的函数，合成振幅A 因θ角的不同而不同。 (1) θ=o 或2π时，A 。=o 或 Ae=o ， 为线偏振光； (2) θ=4π时，A 。=Ae ，为圆 偏振光； (3) θ为其他角度时为椭圆偏振光． 对于任意的θ角，相应的光强有：222 02cos sin e I A I A θθ== 此即为马吕斯公式，或马吕斯定律。 显然0光和e 光的光强之比为：θ2 tg I I e o = 实验仪器：该实验光源、偏振器、信号接收器和控制器等组成，实验中使用的 是单光束的光路，采用格兰梭镜做偏振器；本实验采用的是石英晶体材料制作的偏振片。 实验数据处理与分析： 1. 起偏： 光学练习题 一、 选择题 11. 如图所示，用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1＜n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 123n n -λ (C) λ2 (D) 1 22n n -λ 17. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1＞d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹将向 下移动 26. 如图(a)所示，一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖，用波长＝500nm(1nm = 10-9m) 弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切．则工件的上表面缺陷是 [ ] (A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm 43. 光波的衍射现象没有声波显着, 这是由于 [ ] (A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的 (D) 光的波长比声波小得多 53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝K 平移，则 [ ] (A) 衍射条纹移动，条纹宽度不变 (B) 衍射条纹移动，条纹宽度变动 (C) 衍射条纹中心不动，条纹变宽 (D) 衍射条纹不动，条纹宽度不变大学物理光的偏振试题及答案
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