马吕斯定律

第12节 偏振片 马吕斯定律一、 偏偏振化方向（起偏方向）1、 起偏、起偏器2、 检偏、检偏器A B 线偏振光通过偏振片，旋转偏振片，透射光强明暗交替变化 自然光通过偏振片变为线偏振光，旋转偏振片，透射光强不变 示教二、 马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透射光强I 与入射光强之间满足0I α20cos I I = 马吕斯定律α证：设入射线偏振光的振幅 0A αcos 0//A A =，αsin 0A A =⊥ α2202//0cos ==A A I I，α20cos I I = 注意：只对入射线偏振光成立若入射光是自然光，01I I = 讨论：0=α，0I I =2/πα=，0=I例：让一束自然光通过两个偏振化方向相互垂直的偏振片，透射光强=？如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏振偏振化方向夹角为α，透射光强αα220sin cos 21I I =如果每个偏振片吸收的平行于偏振化方向的光振动能量 %10透射光强%90sin %90cos %9021220⋅⋅⋅⋅⋅=ααI I第13节 反射和折射光的偏振入射面：（入射线，法线）Π反射定律i i =′折射定律γsin sin 21n i n = M ′反射光和折射光都是部分偏振光 反射光中，⊥振动多于//振动折射光中，//振动多于振动⊥120n n arctg i i ==时 反射光为完全偏振光，只包含⊥0i ：布儒斯特角（起偏角） 120n n tgi =：布儒斯特定律 注意：（1）0i i =时，只反射部分⊥振动，不反射//振动 折射光中包含其余的⊥振动和全部的//振动折射光仍是部分偏振光（2）0i i =时，反射光线⊥折射光线证明：γsin sin 201n i n =，120n n tgi ==00cos sin i i ，0201cos sin i n i n = γsin 2n =，02cos i n γsin ==0cos i )sin(0i −π，20πγ=+i（3）自然光以布儒斯特角 照射玻璃片堆，可使折射光成为完全偏振光折射光中只剩下//振动例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射玻璃片，界面2上的反射光是（）自然光A （B ）完全偏振光，光矢量振动方向⊥（）完全偏振光，光矢量振动方向// C （）部分偏振光D 解：对界面1，是布儒斯特角，对界面2，0i γ是布儒斯特角 120n n tgi =，20πγ=+i ，210n n ctgi tg ==γ 例：第14节 晶体的双折射现象一、晶体的双折射现象用自然光照射某些晶体（方解石）表面 产生两条折射光线 双折射现象，示教特点：（1） 寻常光线（o 光），遵守折射定律非常光线（e 光），不遵守折射定律（2） 两条光线都是线偏振光，振向不同（3） 光轴（光线沿该方向入射不产生双折射）p253，单轴晶体，双轴晶体某条光线与光轴构成的平面：该光线的主平面 （光，光轴）：o 光主平面 Πo （光，光轴）：e 光主平面Πe （4）光振向o ⊥o 光主平面光振向//光主平面e e 二、 对双折射的解释产生双折射的原因： o 光、光在晶体中的传播速度不同e o 光波面是球面，光波面是旋转椭球面e 沿光轴方向o 光、e 光速度相同垂直光轴方向o 光、e 光速度相差最大o V ：e 光速度oo V e Vo V e e o 晶体对光的折射率，o o n V c =/o e e n V c =/晶体对e 光的折射率 、：晶体的主折射率o n e n 1、 平行光斜入射（光轴位于 2、平行光垂直入射（光轴位于 入射面内，光轴与界面斜交） 入射面内，光轴与界面斜交）3、 平行光垂直入射（光轴平行4、平行光垂直入射（光轴位于 界面，光轴位于入射面内） 入射面内，光轴垂直界面）光轴光同传播方向，但速度不同 光同传播方向，速度相同 e o ,e o , 仍属于双折射 不属于双折射5、 平行光斜入射（光轴//界面，光轴垂直入射面）光、光都遵守折射定律，o e e e o o n n i n γγsin sin sin 1==三、 偏振棱镜1、 尼科耳（棱镜）用加拿大树胶粘在一起加拿大树胶对o 2、 渥拉斯顿镜两块方解石直角棱镜构成两者光轴相垂直负晶体，，e e V >o V e n n <垂直板面振动的光线： 对第一块棱镜是o 光对第二块棱镜是e 光平行板面振动的光线： 对第一块棱镜是e 光对第二块棱镜是o 光垂直板面振动的光线由o 光，光密→光疏，折射光偏离法线 →e 平行板面振动的光线由e 光，光疏→光密，折射光靠近法线 →o 两条光线分开，都是线偏振光四、 偏振片某些双折射晶体对o 光和e获得偏振光的方法：（1）偏振片（2）偏振棱镜（3）以布儒斯特角照射玻璃片例：两块偏振片叠放在一起，其偏振化方向夹角，用强度相同的o 30自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射，已知两成分的入 射光透射后强度相等求：（1）入射光中线偏振光振向与第一块偏振片偏振化方向夹角（2）透射光强与入射光强之比（3）若每个偏振片对透射光吸收率为，%5 再求透射光强与入射光强之比解：（1）设入射线偏振光强为I ，入射自然光强为Io o 30cos 2130cos cos 222I I =α，21cos 2=α，o45=α （2）375.083230cos 2130cos cos 222==+=I I I oo α入射光强透射光强（3）=入射光强透射光强=I I I 2%9530cos %9521%9530cos %95cos 222⋅⋅+⋅⋅⋅o o α=338.0%)95(832=×。

四、马吕斯定律光是400-760nm 范围内的电磁波，对应着红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光等。

光波有两个分振动：电矢量E 和磁矢量H ，它们的振动方向都与光的传播方向垂直，因此光是横波。

在光和物质的相互作用过程中主要起作用的是电矢量E，我们称其为光矢量。

而光矢量的振动对于传播方向又具有不对称性，称为光的偏振。

根据光矢量对传输方向的对称情况，光可以为分为自然光、线偏振光、部分偏振光等。

原子发光具有随机性，普通光源中不同原子发出的波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度等可能都不相同。

各振动方向的光出现的机会相等（同时出自然光的表示图）自然光可以分解为两束相互独立、等振幅、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的光强一半。

Ey EE x v vvE如果所有的光矢量都在一个平面内振动，我们称之为线偏振光或者平面偏振光。

如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量部分地削弱，所得的光线称为部分偏振光。

E E xv vE y部分偏振光一般光源发的光都是自然光，那如何获得偏振光呢？某些材料对某一方向的光振动全部吸收，允许与之垂直的光振动通过,这种性质称二向色性。

将二向色性物质涂抹到拨片上，则会由自然光获得一束偏振光。

此拨片称为偏振片，透射方向称为偏振片的偏振化方向。

偏振化方向(透振方向）使用偏振片由自然光获得偏振光的过程称为起偏，此偏振片称为起偏器。

使用偏振片检验某束光是否偏振光的过程称为检偏，此偏振片称为检偏器。

在进行检偏过程的时候，光屏上的亮度会随着检偏器的旋转而变化（动画展示）。

那出射光强大小可由马吕斯定律计算出来。

起偏器自然光s I若检偏器与起偏器的偏振化方向是任意角度α，则只有振动方向与检偏器的偏振化方向一致的偏振光可以通过检偏器。

假设二者之间的偏振光振幅为0A ，显然只有和透射轴同向的A 分量可以通过检偏器00cos cos A A A A αα=⇒=已知光的强度和振幅的平方成正比，若强度为0I 的偏振光，通过检偏器厚的强度为I ，则22200cos I A I A α==20cos I I α=这个公式称为马吕斯定律，它表示透过检偏器的光强度与起偏器和检偏器偏振化方向之间（或偏振光的偏振方向与检偏器的偏振化方向之间的）的夹角α有关，并且与该角度余弦的平方成正比。

马吕斯定律电阻和电流的平衡分析马吕斯定律是电学中的一个重要定律，描述了电阻和电流之间的平衡关系。

在电路中，电阻是电流通过的障碍物，而电流则是电荷在电路中的流动。

马吕斯定律通过数学公式和实验结果，揭示了电阻和电流之间的定量关系。

1. 马吕斯定律的表达式马吕斯定律可以用以下数学公式来表示：V = I * R其中，V表示电压（单位为伏特），I表示电流（单位为安培），R表示电阻（单位为欧姆）。

这个公式说明了在一个闭合电路中，电压等于电流乘以电阻。

2. 马吕斯定律的原理马吕斯定律的原理可以通过以下几个方面来解释：2.1 电压的定义在物理学中，电压被定义为单位正电荷所具有的能量。

当一个正电荷从高电压区域移动到低电压区域时，它会释放能量。

这个能量释放过程就是我们常说的电流。

2.2 电阻的作用电阻是电流通过的障碍物，它会阻碍电流的流动。

电阻的大小取决于电路中的材料和几何形状。

当电流通过电阻时，电阻会将电能转化为其他形式的能量，如热能。

2.3 电流的平衡根据马吕斯定律，电压等于电流乘以电阻。

这意味着在一个闭合电路中，当电压和电阻给定时，电流的大小是确定的。

如果电压增大，那么电流也会增大；如果电阻增大，那么电流会减小。

3. 马吕斯定律的应用马吕斯定律在实际应用中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：3.1 电路设计在设计电路时，我们需要根据所需的电压和电流来选择合适的电阻。

通过马吕斯定律，我们可以计算出所需的电阻值，从而满足设计要求。

3.2 电子设备在各种电子设备中，马吕斯定律被广泛应用于计算和控制电流。

例如，在手机充电器中，通过控制电压和电阻的关系，可以实现对电池的快速充电。

3.3 电路故障排查当电路出现故障时，我们可以利用马吕斯定律来分析问题所在。

通过测量电压和电流的数值，我们可以判断是否存在电阻异常或者其他故障。

4. 总结马吕斯定律是电学中一个重要的定律，描述了电阻和电流之间的平衡关系。

通过马吕斯定律，我们可以计算和控制电路中的电流，从而满足设计要求。

第12节 偏振片 马吕斯定律一、 偏偏振化方向（起偏方向）1、 起偏、起偏器2、 检偏、检偏器A B 线偏振光通过偏振片，旋转偏振片，透射光强明暗交替变化 自然光通过偏振片变为线偏振光，旋转偏振片，透射光强不变 示教二、 马吕斯定律 线偏振光通过一个偏振片后，透射光强I 与入射光强之间满足0I α20cos I I = 马吕斯定律α证：设入射线偏振光的振幅 0A αcos 0//A A =，αsin 0A A =⊥ α2202//0cos ==A A I I，α20cos I I = 注意：只对入射线偏振光成立若入射光是自然光，01I I = 讨论：0=α，0I I =2/πα=，0=I例：让一束自然光通过两个偏振化方向相互垂直的偏振片，透射光强=？如果在两个偏振片之间 加上另一个偏振片，其 偏振化方向与第一个偏振偏振化方向夹角为α，透射光强αα220sin cos 21I I =如果每个偏振片吸收的平行于偏振化方向的光振动能量 %10透射光强%90sin %90cos %9021220⋅⋅⋅⋅⋅=ααI I第13节 反射和折射光的偏振入射面：（入射线，法线）Π反射定律i i =′折射定律γsin sin 21n i n = M ′反射光和折射光都是部分偏振光 反射光中，⊥振动多于//振动折射光中，//振动多于振动⊥120n n arctg i i ==时 反射光为完全偏振光，只包含⊥0i ：布儒斯特角（起偏角） 120n n tgi =：布儒斯特定律 注意：（1）0i i =时，只反射部分⊥振动，不反射//振动 折射光中包含其余的⊥振动和全部的//振动折射光仍是部分偏振光（2）0i i =时，反射光线⊥折射光线证明：γsin sin 201n i n =，120n n tgi ==00cos sin i i ，0201cos sin i n i n = γsin 2n =，02cos i n γsin ==0cos i )sin(0i −π，20πγ=+i（3）自然光以布儒斯特角 照射玻璃片堆，可使折射光成为完全偏振光折射光中只剩下//振动例：一束自然光以布儒斯特角从空气照射玻璃片，界面2上的反射光是（）自然光A （B ）完全偏振光，光矢量振动方向⊥（）完全偏振光，光矢量振动方向// C （）部分偏振光D 解：对界面1，是布儒斯特角，对界面2，0i γ是布儒斯特角 120n n tgi =，20πγ=+i ，210n n ctgi tg ==γ 例：第14节 晶体的双折射现象一、晶体的双折射现象用自然光照射某些晶体（方解石）表面 产生两条折射光线 双折射现象，示教特点：（1） 寻常光线（o 光），遵守折射定律非常光线（e 光），不遵守折射定律（2） 两条光线都是线偏振光，振向不同（3） 光轴（光线沿该方向入射不产生双折射）p253，单轴晶体，双轴晶体某条光线与光轴构成的平面：该光线的主平面 （光，光轴）：o 光主平面 Πo （光，光轴）：e 光主平面Πe （4）光振向o ⊥o 光主平面光振向//光主平面e e 二、 对双折射的解释产生双折射的原因： o 光、光在晶体中的传播速度不同e o 光波面是球面，光波面是旋转椭球面e 沿光轴方向o 光、e 光速度相同垂直光轴方向o 光、e 光速度相差最大o V ：e 光速度oo V e Vo V e e o 晶体对光的折射率，o o n V c =/o e e n V c =/晶体对e 光的折射率 、：晶体的主折射率o n e n 1、 平行光斜入射（光轴位于 2、平行光垂直入射（光轴位于 入射面内，光轴与界面斜交） 入射面内，光轴与界面斜交）3、 平行光垂直入射（光轴平行4、平行光垂直入射（光轴位于 界面，光轴位于入射面内） 入射面内，光轴垂直界面）光轴光同传播方向，但速度不同 光同传播方向，速度相同 e o ,e o , 仍属于双折射 不属于双折射5、 平行光斜入射（光轴//界面，光轴垂直入射面）光、光都遵守折射定律，o e e e o o n n i n γγsin sin sin 1==三、 偏振棱镜1、 尼科耳（棱镜）用加拿大树胶粘在一起加拿大树胶对o 2、 渥拉斯顿镜两块方解石直角棱镜构成两者光轴相垂直负晶体，，e e V >o V e n n <垂直板面振动的光线： 对第一块棱镜是o 光对第二块棱镜是e 光平行板面振动的光线： 对第一块棱镜是e 光对第二块棱镜是o 光垂直板面振动的光线由o 光，光密→光疏，折射光偏离法线 →e 平行板面振动的光线由e 光，光疏→光密，折射光靠近法线 →o 两条光线分开，都是线偏振光四、 偏振片某些双折射晶体对o 光和e获得偏振光的方法：（1）偏振片（2）偏振棱镜（3）以布儒斯特角照射玻璃片例：两块偏振片叠放在一起，其偏振化方向夹角，用强度相同的o 30自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射，已知两成分的入 射光透射后强度相等求：（1）入射光中线偏振光振向与第一块偏振片偏振化方向夹角（2）透射光强与入射光强之比（3）若每个偏振片对透射光吸收率为，%5 再求透射光强与入射光强之比解：（1）设入射线偏振光强为I ，入射自然光强为Io o 30cos 2130cos cos 222I I =α，21cos 2=α，o45=α （2）375.083230cos 2130cos cos 222==+=I I I oo α入射光强透射光强（3）=入射光强透射光强=I I I 2%9530cos %9521%9530cos %95cos 222⋅⋅+⋅⋅⋅o o α=338.0%)95(832=×。