大学物理光的偏振与反射

178第6章 波动光学（Ⅲ）——光的偏振一．基本要求1．理解光的偏振的概念，光的五种偏振态的获得和检测方法； 2．掌握马吕斯定律及其应用；3．掌握反射光和折射光的偏振，掌握布儒斯特定律及其应用； 4．了解光的双折射现象；5．了解偏振光的应用。

二．内容提要和学习指导（一）光的五种偏振状态：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。

（二）线偏振光的获得和检验 1．线偏振光的获得：①利用晶体的选择性吸收，可以制造偏振片。

偏振片可用作起偏器，也可用作检偏器。

②利用反射和折射偏振。

布儒斯特定律：自然光在两种介质的界面发生反射和折射时，一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光，在反射光中，垂直入射面的光振动较强，在折射光中，平行入射面的光振动较强。

当自然光以布儒斯特角121tan b i n -=入射（或/2i γπ'+=，或反射光线垂直于折射光线）时，反射光是线偏振光，其光振动垂直于入射面，此时折射光仍然是部分偏振光。

③利用晶体的双折射。

一束光射入各向异性介质时，折射光分成两束。

其中一束光遵守折射定律，称为寻常光（o 光）。

另一束光不遵守折射定律，称为非常光（e 光）。

o 光和e 光均是线偏振光。

o 光的振动方向垂直于o 光的主平面，e 光的振动方向在e 光的主平面内。

光线沿光轴方向入射时，o 光和e 光的传播速度相同。

在晶体内，o 光的子波波面为球面波，e 光的子波波面为旋转椭球面，利用惠更斯原理作图，可确定o 光和e 光的传播方向。

利用晶体的双折射现象，可以制造偏振棱镜和波片。

2．线偏振光的检验：①利用偏振片：由马吕斯定律可得，线偏振光经过检偏器后，出射光强I 与入射光强0I 的关系为：α20cos I I =，其中α是入射线偏振光偏振方向和偏振片通光方向的夹角。

②利用反射和折射偏振。

③利用偏振棱镜。

（三）圆偏振光或椭圆偏振光的获得和检验：线偏振光经过四分之一波片后出射的为椭圆偏振光，当平面偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴方向成450角时，出射的为圆偏振光。

大学物理实验报告偏振光大学物理实验报告：偏振光引言在物理学中，光是一种电磁波，它的振动方向可以是任意的。

然而，当光通过特定的材料或经过特定的处理后，它的振动方向会被限制在一个特定的方向上，这种光称为偏振光。

偏振光在现代科技中有着广泛的应用，例如液晶显示屏、偏振墨镜等。

本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解偏振光的特性和相关原理。

实验一：偏振片的特性实验一旨在研究偏振片的特性。

我们使用了一束白光，通过一系列偏振片，观察光的强度变化。

首先，我们将一片偏振片放在光源前方，并调整偏振片的方向。

我们观察到，当偏振片的方向与光的振动方向垂直时，光的强度最小；而当偏振片的方向与光的振动方向平行时，光的强度最大。

这表明偏振片可以选择性地通过特定方向的光，而阻挡其他方向的光。

接下来，我们在光源后方再放置一片偏振片，并将其方向与前一片偏振片的方向垂直。

我们发现，光的强度几乎为零，无法通过第二片偏振片。

这是因为第一片偏振片已经选择性地通过了特定方向的光，而第二片偏振片的方向与通过的光垂直，导致光无法通过。

实验二：马吕斯定律的验证实验二旨在验证马吕斯定律，即光的振动方向在经过偏振片后会发生旋转。

我们使用了一束偏振光，并在光路中加入了一片旋转的偏振片。

通过调整旋转偏振片的角度，我们观察到光的强度发生了周期性的变化。

这说明光的振动方向在经过旋转偏振片后发生了旋转。

进一步实验表明，当旋转偏振片的角度为90°时，光的强度最小；而当旋转偏振片的角度为0°或180°时，光的强度最大。

这与马吕斯定律的预期结果一致。

实验三：马吕斯定律的应用实验三旨在利用马吕斯定律，实现光的偏振和解偏振。

我们使用了一束偏振光，并在光路中加入了一片旋转的偏振片。

通过调整旋转偏振片的角度，我们可以改变光的偏振方向。

然后，我们加入一片固定方向的偏振片，将光通过。

我们观察到，当旋转偏振片的角度与固定偏振片的方向垂直时，光无法通过；而当旋转偏振片的角度与固定偏振片的方向平行时，光可以通过。

大学物理光的偏振原理与反射定律分析在大学物理中，光的偏振原理与反射定律是重要的概念，它们能够帮助我们理解光的传播与反射现象。

本文将对光的偏振原理与反射定律进行详细分析。

一、光的偏振原理光是一种电磁波，其电场和磁场都是按照垂直于传播方向的波动。

光的偏振是指电场矢量在特定方向上的振动，而非在所有方向上都振动。

光的偏振现象可以通过偏振片来观察和分析。

1.1 偏振片偏振片是一种能够选择性通过特定方向光振动的光学元件。

它可以将非偏振光转化为偏振光，或者将偏振光按照特定方式进行过滤。

偏振片的主要原理是根据振动方向来选择性地吸收或通过光的电场振动分量。

1.2 光的偏振方向光的偏振方向是指光的电场矢量振动的方向。

在垂直于传播方向上观察光时，如果电场矢量沿着一个确定的方向振动，则我们称之为线偏振光。

若电场矢量沿不同方向变化，则称之为非偏振光。

1.3 偏振的产生光的偏振可以通过吸收、散射和干涉等现象产生。

例如，当光线穿过介质时，根据介质的性质，光的特定方向振动的分量会被吸收或散射，从而导致光的偏振。

二、反射定律在光的传播中，反射是一种常见的现象。

反射定律描述了光线在界面上反射时的行为与规律。

2.1 入射角与反射角当一束光线从一种介质射入到另一种介质时，光线会在界面上发生反射。

入射角是光线与法线的夹角，而反射角是反射光线与法线的夹角。

根据反射定律，入射角与反射角之间的关系为：入射角等于反射角。

2.2 法线与界面在反射现象中，法线是垂直于界面的一条直线。

光线入射到界面上时，根据反射定律，反射光线与法线的夹角等于入射光线与法线的夹角。

2.3 界面的性质界面的性质对反射光线的行为有重要影响。

界面的光学特性包括折射率和反射率等。

折射率是介质对光传播速度的影响程度，而反射率则是界面上光的反射强度。

三、光的偏振与反射定律的应用光的偏振原理与反射定律在科学研究和实际应用中有广泛的应用价值。

3.1 光学仪器和装置光的偏振与反射定律的应用在许多光学仪器和装置中具有重要作用，如偏振镜、偏振显微镜、晶体和偏振片等。

大学物理光的偏振光在传播过程中，电矢量在垂直于传播方向上的两个相互垂直的分量分别称为水平分量H和垂直分量V，偏离这两个垂直分量的光波称为偏振光。

光波的偏振现象在光学中具有重要的应用价值。

自然光：具有垂直于传播方向的上、下两个偏振分量，两分量均在垂直于传播方向的平面内振动。

椭圆偏振光：在垂直于传播方向的平面内，除有一个与传播方向垂直的振动分量外，尚有与传播方向成一定夹角的振动分量。

圆偏振光：在垂直于传播方向的平面内，两个相互垂直的振动分量都与传播方向成一定夹角，且相位差为π/2。

尼科耳棱镜：其作用是将入射光从其他偏振状态转变成透过偏振片后的直线偏振光。

渥拉斯顿棱镜：其作用是将入射的非偏振光分成两束相干光波，其中一束光的振动方向与入射光的振动方向垂直，以透射光的形式出现；另一束光的振动方向与入射光的振动方向平行，以反射光的形式出现。

当两束偏振方向平行的线偏振光经过一个偏振片后，透射光为线偏振光，其偏振方向与入射光的偏振方向一致；当两束偏振方向垂直的线偏振光经过一个偏振片后，透射光为暗条纹。

当两束线偏振光的偏振方向既不平行也不垂直时，透射光将出现明暗相间的条纹，这种条纹称为椭圆偏振光的干涉条纹。

当两束椭圆偏振光的旋转方向相反时，透射光仍将出现明暗相间的条纹，且旋转方向相反。

当两束椭圆偏振光的旋转方向相透射光将出现圆偏振光的干涉条纹。

在物理学中，光的干涉是一个非常重要的概念，它描述了两个或多个光波叠加时产生的明暗条纹和相消干涉的现象。

这个概念最早由英国物理学家托马斯·杨在19世纪初提出，后来被广泛应用到光学、波动力学和其他领域。

光的干涉现象可以被分为两类：时间域干涉和空间域干涉。

时间域干涉指的是两个或多个光波在时间上同步抵达某一点，而空间域干涉则指的是两个或多个光波在空间中不同位置的叠加。

干涉现象的原理在于，当两个或多个光波的波峰或波谷完全重叠时，它们会相互增强，产生明亮的干涉条纹。

而当波峰与波谷相遇时，它们会相互抵消，产生暗的干涉条纹。

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。