偏振光与自然光的区别
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。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XP-800P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XP-800P偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
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,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振、部分偏振光几种。如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，因其电矢量的末端轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势，这种偏振光就称为部分偏振光。
1．自然光
振动方向随机，相对于波矢对称，叠加是按强度进行叠加。
可沿任意方向正交分解，在任一方向的强度为总强度之半。
自然光是大量原子同时发出的光波的集合。其中的每一列是有一个原子发出的，有一个偏振方向
和位相，但光波之间是没有任何关系的。所以，他们的集合，就是在各个方向振动相等、位相差随机
的自然光。
在直角坐标系中，一列与X轴夹角为θ的光，在X方向的振幅为，由于各个光波在X
方向总强度是光强相加，故有
同理
而总光强，故
2．平面偏振光（线偏振光）
只包含单一振动方向的电矢量。
在任一方向的光强，马吕斯定律。
用偏振片可以获得平面偏振光。
消光比=最小透射光强/最大透射光强
3．部分偏振光
介于自然光和线偏光之间。
偏振度=（IMAX-IMIN）/（IMAX+IMIN）
4．圆偏振光
电矢量端点轨迹的投影为圆。
每一时刻的电矢量可以分解为振幅相等、位相差为π/2、相互垂直的振动。
迎着光的传播方向观察。
用偏振片检验，圆偏光相同。
5．椭圆偏振光
电矢量端点轨迹的投影为椭圆。每一时刻的电矢量可分解为
偏振光与自然光的区别 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。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XP-800P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XP-800P偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。 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,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振、部分偏振光几种。如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，因其电矢量的末端轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势，这种偏振光就称为部分偏振光。 1．自然光 振动方向随机，相对于波矢对称，叠加是按强度进行叠加。 可沿任意方向正交分解，在任一方向的强度为总强度之半。 自然光是大量原子同时发出的光波的集合。其中的每一列是有一个原子发出的，有一个偏振方向 和位相，但光波之间是没有任何关系的。所以，他们的集合，就是在各个方向振动相等、位相差随机 的自然光。
如何区分自然光和圆偏振光 区分自然光和圆偏振光组成的部分偏振光与自然光的具体方法如下。 一、通过震动的规律来区别 1、自然光不直接显示偏振现象。它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性。若直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向，并且沿着各个方向振动的光波强度都相同的光就是自然光。且自然光由七种颜色光组成，分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 在观察自然光的时候，自然光线偏振光的末端是没有规律的，时而向上，时而左下，无法预知出下一次振动在什么地方，但在某一时间节点上，自然光依然是一个线偏振的光。 2、线偏振光，在大量时间段上，只朝一个方向振动。不论时间如何推移，总能被预测出下一次振动，还是朝这个方向，圆或者椭圆偏振光。在大量时间段上，其振动情况始终是围绕着一个圆圈在转动，总能通过上一次的观察预测到他下一次振动将转过多少，最终能知道他的振动方向会画成一个有
规律的圆或者椭圆。 二、通过观察玻片上明暗变化来区别 在光源与光屏之间加一块偏振片，将偏振片旋转一周进行观察，若光强随偏振片的转动没有变化,这束光是自然光或圆偏振光。自然光通过后还是自然光。 如果用偏振片进行观察时,光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置,在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行。再次转动偏振片会若出现两次消光,即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光,则为部分偏振光。 光的折射的定律 1、折射光线和入射光线分居法线两侧，法线居中，与界面垂直。 2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。
偏振光与自然光得区别 光就是一种电磁波,电磁波就是横波。而振动方向与光波前进方向构成得平面叫做振动面,光得振动面只限于某一固定方向得,叫做平面偏振光或线偏振光。通常光源发出得光,它得振动面不只限于一个固定方向而就是在各个方向上均匀分布得。这种光叫做自然光。光得偏振性就是光得横波性得最直接，最有力得证据,光得偏振现象可以借助于实验装置进行观察,P1、Ｐ2就是两块同样得偏振片.通过一片偏振片p1直接观察自然光(如灯光或阳光），透过偏振片得光虽然变成了偏振光,但由于人得眼睛没有辨别偏振光得能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P１得方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光得强度随着Ｐ2转动而出现周期性得变化,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得透射光与原来得入射光性质就是有所不同得，这说明经P１得透射光得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得光。这就是由于XＰ－800P偏振片中存在着某种特征性得方向,叫做偏振化方向,偏振片只允许平行于偏振化方向得振动通过,同时吸收垂直于该方向振动得光。通过偏振片得透射光,它得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"，它得作用就是把自然光变成偏振光，但就是人得眼睛不能辨别偏振光。必须依靠第二片偏振片Ｐ2去检查。旋转Ｐ2,当它得偏振化方向与偏振光得偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2得后面有较亮得光.当Ｐ2得偏振方向与偏振光得偏振面垂直时,偏振光不能通过,在P2后面也变暗。第二个XＰ-80０Ｐ偏振片帮助我们辨别出偏振光,因此它也称为“检偏器". 光波就是横波,即光波矢量得振动方向垂直于光得传播方向.通常，光源发出得光波，其光波矢量得振动在垂直于光得传播方向上作无规则取向，但统计平均来说,在空间所有可能得方向上,光波矢量得分布可瞧作就是机会均等得，它们得总与与光得传播方向就是对称得，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动得振幅相同，这种光就称为自然光。偏振光就是指光矢量得振动方向不变，或具有 ?某种规则地变化得光波.按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光与椭圆偏振、部分偏振光几种.如果光波电矢量得振动方向只局限在一确定得平面内,则这种偏振光称为平面偏振光，因其电矢量得末端轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。如果光波电矢量随时间作有规则地改变,即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向得平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光.如果光波电矢量得振动在传播过程中只就是在某一确定得方向上占有相对优势，这种偏振光就称为部分偏振光。 1.自然光 振动方向随机，相对于波矢对称,叠加就是按强度进行叠加。 可沿任意方向正交分解，在任一方向得强度为总强度之半。 自然光就是大量原子同时发出得光波得集合。其中得每一列就是有一个原子发出得,有一个偏振方向?与位相,但光波之间就是没有任何关系得。所以，她们得集合，就就是在各个方向振动相等、位相差随机 得自然光。
偏光显微镜的自然光和偏振光 Axio Lab A1 Pol Axio Scope A1 Pol 一、自然光和偏振光 自然光在窗过某些物质，经过反射、折射、吸收后，电磁波的振动波以被限制在一个方向上，其他方向振动的电磁波被大大削弱或消除。这种在某个确定方向上振动的光称为偏振光。偏振光的振动方向与光波传播方向所构成的平面称为振动面。 光是一种电磁波，属于横波（振动方向与传播方向垂直）。一切实际的光源，如日光、烛光、日光灯及钨丝灯发出的光都叫自然光。这些光都是大量原子、分子发光的总和。虽然某一个原子或分子在某一瞬间发出的电磁波振动方向一致，但各个原子和分子发出的振动方向也不同，这种变化频率极快，因此，自然光是各个原子或分子发光的总和，可认为其电磁波的振动在各个方向上的几率相等。
二、直线偏振光、圆偏振光及椭圆偏振光 直线偏振光由于光线的振动方向都在同一个平面内，所以这偏振光又叫作平面偏振光正对光的传播方向看去，这种光的振动方向是一条直线，因此又叫直线偏振光或线偏振光。 当一束光线射入各向异性的晶体中时要分裂为两束沿不同方向传播的挑线，这种现象叫双折射现象发生双折射的两束光线都是偏振光。这两束光线之一恒遵守光的折射定律，在改变入射方向时传播速度不发生变化，这条光线称为寻常光线，用o表示；另一束光线不遵守折射定律，当入射光线方向变化时，它的传播速度也随之变化，光的折射率不同，这束光称为非常光用e来表示。 在各向异性晶体中，存在有某些特殊方向，在这些方向上不发生双折射，寻常光线和非常光线传播方向和传播速度相同，这些方向称为晶体的光轴有一个光轴的晶体叫一轴晶，有两个光轴的晶体叫二轴晶。对于二轴晶，双折射后的两束光线均为非常为光线。 （2）波晶片 波晶片简称波片，可用来改变或检验光的偏振情况。当自然光沿一轴晶光轴入射时，不发生双折射现象。如果垂直于晶体光轴入射时产生的o光和e光仍沿原入射方向传播，但传播速度和折射率不同，且传播速度相差最大。如果在平行于一轴晶光轴方向上切下一薄片，这时晶片表面与光轴平持，这样制得的晶片叫波晶片当偏振光垂直于波片光轴入射时，在波
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。
§5.1 自然光与偏振光 1．两个理想、正交的偏振片A 、B 之间加入一理想的偏振片C ，且C 以角速度ω旋转，强度为I 0的单色自然光垂直入射到偏振片A 上，试求偏振片B 后的出射光强． 解 强度为 的自然光，经过理想偏振片Ａ后，变为强度为 的线偏振光，题中给出 偏振片Ｃ透振方向与Ａ透振方的夹角为ωt ，与Ｂ透振方向的夹角为（2 —ωt ）．由马吕斯定律，Ｂ后线偏振光的强度为 出射光强与偏振片Ｃ透振方向的方位有关．当 时，出射光强为零； 当 时，出射光强最大，为 ． §5.2 平面偏振光与部分偏振光 1．将两块理想的偏振片P 1和P 2共轴放置如例5-1图．然后用强度为I 1的自然光和强度为I 2的平面偏振光同时垂直入射到偏振片P 1上，从P 1透射后又入射到偏振片P 2上，试问： (1)P 1放置不动，将P 2以光线方向为轴转动一周，从系统透射出来的光强如何变化？ (2)欲使从系统透射出来的光强最大，应如何设置P 1和P 2？ 解： (1)已知入射的自然光强度为I 1，平面偏振光的强度为I 2，设入射时平面偏振光的振动 面与P 1的透振方向的夹角为 ，P 1和P 2的透振方向之间夹角为 ，则从系统透射出来的光 强为
要使P2以光线方向为轴转动—周，将连续地改变，光强就按上式从极大变到极小， 又从极小变到极大作周期性的变化．当时，光强为极大 当时，光强为零． (2)由(1)得到的可知，只有当或，同时，通过系统的光强最大。 因此，在实验步骤上应先固定P1、转动P2使透射光强达到一最大值．表明已调到或 ；再让P1和P2同步旋转，使透射光强再度达最大值时，表明已调到，此时因同 时满足了（或）和，所以通过系统的光强最大． 2．通过偏振片观察—束部分偏振光．当偏振片由对应光强最大的位置转过时，其光强减为一半．试求这束部分偏振光中的自然光和平面偏振光的强度之比以及光束的偏振度。 解：部分偏振光相当于一自然光和一平面偏振光强度的叠加．设自然光的强度为，平 面偏振光的强度为，部分偏振光的强度为．当偏振片对应于最大强度位置时， 通过偏振片的平面偏振光的强度仍为，而自然光的强度为，即透过的总光强为 再转过后，透射光的强度变为 根据题意，，即 整理后，得