当前位置：文档之家 › 第18章 光的偏振2013

第18章 光的偏振2013

  • 格式：pdf
  • 大小：3.03 MB
  • 文档页数：50

下载文档原格式

  / 50

合集下载

9第十八章 光的偏振作业答案

9第十八章 光的偏振作业答案
1
第九次作业答案 最少要转过的角度是 （A）30°
严非男
（B）45°
（C）60°
（D）90°
【答】如图，设 P1 和 P2 的夹角为 ；则
1 1 1 I I 0 cos 2 cos 2 (900 ) I 0 sin 2 2 I 0 ， 2 8 8
解得： 为零。
P1
P2
3 _______。
3
9、 （自测提高 5）如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝 S，在 屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝 S1 和 S2 的一侧分别加一同质同厚的偏振片 P1、 P2， 则当 P1 与 P2 的偏振化方向相互 涉条纹．
S1 S S2
P1 P2
平行
时， 在屏幕上仍能看到很清晰的干
/ 2
1 I 0 cos 2 ； 2
P1
P3
'
P2

P2 '
三、计算题 11、 （基础训练 14） 、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间 的夹角为 60 ， 一束光强为 I0 的线偏振光垂直入射到偏振片上， 该光束的光矢量 振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成 30°角。 （1）求透过每个偏振片后的光 束强度； （2）若将入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束 强度。 解：画示意图，如图所示。 （1） I 1 I 0 cos 30
严非男
i1 C

A i
r B
i2
tani1 tani 2
n1 1.333, n0
i1 53.12 0 ,
r 90 0 i1 36.88 0
n2 1.517 1.138, n1 1.333

物理选修3-4人教新课标13.6光的偏振课件.

物理选修3-4人教新课标13.6光的偏振课件.

当两块偏振片的透振方 向垂直时，透射光的强度最 弱，几乎为零。
23
产生上述现象的原因:
1. 太阳、电灯等普通光源发出的光，包 含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的 光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都 相同．这种光叫做自然光 .
24
2. 自然光通过第一个偏振片（叫做起偏 器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方 向一致的光波才能通过．也就是说，通过第 一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平 面上，只沿着一个特定的方向振动。这种光 叫做偏振光。
波只沿着某一特定的方向振动 的现象－－偏振现象 只有横波才能发生偏振现象, 纵 波不可能发生偏振现象
14
如果将这根绳换成细软的弹簧，前后推 动弹簧形成纵波，则无论狭缝怎样放置，弹 簧上的纵波都可以通过狭缝传播到木板的另
一侧（如下图）。
15
受上面实验的启发，我们可以利用类似 的实验来判断光波是横波还是纵波。
21
当只有一块偏振片时， 以光的传播方向为轴旋转偏 振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方 向平行时，透射光的强度最 大，但是，比通过一块偏振 片时要弱。
当两块偏振片的透振方 向垂直时，透射光的强度最 弱，几乎为零。
22
当只有一块偏振片时， 以光的传播方向为轴旋转偏 振片，透射光的强度不变。 当两块偏振片的透振方 向平行时，透射光的强度最 大，但是，比通过一块偏振 片时要弱。
36
偏光镜头
立体电影
37
【例】两个偏振片紧靠在一起将它们放在一 盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片 旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪 一种现象（ ） A. 透过偏振片的光强先增强，然后又减少 到零 B. 透过偏振片的光强光增强，然后减少到 非零的最小值 C. 透过偏振片的光强在整个过程中都增强 D. 透过偏振片的光强先增强，再减弱，然 后又增强

光的偏振ppt课件

光的偏振ppt课件

自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得 ＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得 ＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此 光轴
方向的直线均为光轴。
102o
单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体: 有两个光轴的晶体
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •

光的偏振解析PPT课件

光的偏振解析PPT课件

纸面
双 折 射
光 光
第33页/共48页
方解石 晶体
o光的像
33
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第34页/共48页
方解石 晶体
34
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第35页/共48页
方解石 晶体
35
继续旋转方解石晶体：
纸面
双 折 射
光光
第36页/共48页
方解石 晶体
36
继续旋转方解石晶体：
用偏光镜减弱 了反射偏振光
用偏光镜几乎消 除了反射偏振光 使玻璃门内的人 物清晰可见
22
自然光
24.3 反射和折射时光的偏 振反射光 —垂直振动能量大于平行振动能量
折射光 —平行振动能量大于垂直振动能量
S
R
理论和实践都证明：
n1
i
M
n2
o
反射光和折射光的偏振化 N 程度与入射角i有关。
当入射角等于某一特定
晶 第42页/共但48页速度上是分开的，
体
e oe o
这仍是双折射。
42
2、光轴平行晶体表面，且垂直入射面
自然光斜入射
sin i sin ro
c vo
no
sin i sin re
c ve
ne
····i ···· cΔt
vvoeΔΔtt ro
re
o
·· e
• 光轴
··晶体
o
e
第43页/共48页
在这种特殊的情况下，对e 光也可以用折射定律。
成分所占的比例。
解：设该光束中线偏振光的强度为I01，自然光的强度

高二物理课件《光的偏振》

高二物理课件《光的偏振》

光具座：用于固定实验器材 显微镜：用于观察偏振光的偏振方向 激光器：用于产生单色光源
实验步骤
准备实验器材：偏振片、光源、观察屏等 调整光源：使光源发出的光通过偏振片 观察偏振现象：观察偏振片后的光通过观察屏后的现象 改变偏振片角度：改变偏振片的角度，观察光的偏振现象的变化 记录实验结果：记录实验过程中观察到的现象和数据 分析实验结果：分析实验结果，得出光的偏振特性和规律
通信技术：如光纤通信、无 线通信等
光学仪器：如偏振显微镜、 偏振望远镜等
显示技术：如液晶显示器、 3D眼镜等
医疗技术：如眼科检查、激 光手术等
光的偏振实验
实验目的
验证光的偏振现象
研究光的偏振特性
探索光的偏振与物质的相互作 用
应用光的偏振原理进行科学研 究和实际应用
实验器材
偏振片：用于产生偏振光 光源：提供稳定的光源 光栅：用于观察偏振光的干涉现象
偏振技术在军事领域的应用： 提高侦察能力，降低被探测风 险
THANK YOU
汇报人：
偏振现象在生活中的应用
太阳镜：减少眩光，保护眼睛 液晶显示器：提高显示效果，降低功耗 偏振相机：拍摄特殊效果照片，如反射、折射等 偏振光通信：提高通信安全性，降低干扰
偏振现象的未来发展前景
偏振技术在通信领域的应用： 提高通信效率，降低干扰
偏振技术在显示领域的应用： 提高显示效果，降低能耗
偏振技术在医疗领域的应用： 提高诊断准确性，降低误诊率
偏振棱镜：用于分 离不同偏振方向的 光
偏振分光镜：用于 测量光的偏振度
偏振干涉仪：用于 测量光的偏振特性 和偏振方向
摄影技术
偏振镜：可以消除或减弱非金属表面的反光，增加色彩饱和度 偏振镜：可以消除或减弱水面、玻璃等表面的反光，使画面更清晰 偏振镜：可以消除或减弱天空中的散射光，使天空更蓝 偏振镜：可以消除或减弱树叶、草地等表面的反光，使画面更自然

(光学课件)13.偏振

(光学课件)13.偏振

非偏振光
·· ·
光轴 线偏振光
电气石晶片
1mm厚的薄片即可 使垂直振动矢量几 乎完全被吸收
光矢量在垂直于电气石 的光轴时被吸收的较多； 一般还和波长有关
人造偏振片

将聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，加热 并拉伸3－4倍，形成导电长链；透振方向 垂直于拉伸的方向。
y 入射 电磁波 线栅起偏器
x z
z
偏振光通过偏振片
E x E x ,0 cos( t kz x ) E y E y ,0 cos( t kz y )



2

2
右旋 : E ( z 0) E (cos t ex sin t e y )
Ey领先——右旋
Ex领先——左旋
偏振片 待检光
I
?
旋转偏振片时， I I 0 cos 2 自然光（2I0）：光强不变， I=I0 线偏振光：光强改变，有消光 部分偏振光：光强改变，无消 光 无法分辨自然光和圆偏振光、部 分偏振光和椭圆偏振光。
起偏和检偏a
白光
起偏和检偏b
白光
起偏和检偏c
白光
拍摄立体电影
两部摄影机代替人的双眼
(接近线偏振光)
n1 n2 n1 n2
i0
r0 r0
应用

测量不透明介质的折射率：测出Brewster角，
n n 空气 tan b

拍摄玻璃窗内的物体时，去掉反射光的干扰： 侧拍，加偏振镜头。 产生线偏振的激光：
菲涅耳公式
利用电磁理论，由电磁场的边界条件可全 面求解出光在介质界面上的行为：反射、 折射、光强的变化、相位的变化、半波损 失、偏振

光的偏振专业教育课件

光的偏振专业教育课件
ne no kp p F / S
光测弹性干涉图样
37
二、电光 效应
一般物理教案
⒈克尔效应
1875年克尔（J.Kerr）发觉，某些非晶体 或液体在强电场作用下，显示出双折射现象 ，在下图旳装置中，不加电场，光不能透过P2 后，而一加电场， P2处就有光透出。
+
S
_
P1 克尔盒
P2
38
一般物理教案
2A
1
B
C 界面
D 光轴方向
F e
o
e o
18
⑵平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内且垂 直于界面）
B 光轴方向
⑶平行光正入射 晶体表面（光轴 在入射面内但平 行于界面
B 光轴方向
一般物理教案 A 界面
A 界面
19
一般物理教案
⑷平行光斜入射晶体 表面（光轴垂直入射 面且与界面平行）
三、晶体光学器件
10
§18-3 反射和折射时 光旳偏振现象
一、由反射和折射产生部分偏振光
一般物理教案
当光线在两种介质n1、 n2旳交界面上发生反射和 折射时，反射光和折射光
都将成为部分偏振光，反
射光中垂直振动面旳光矢
量加强，透射光中平行振 动旳光矢量加强。
ii
n1 n2 r
11
二、布儒斯特定律
一般物理教案
当光线以iB入射时， iB 满足：
2
no ne d
Ae1
Ae2
Ao2 α
Ao1
β
// 2k k 1,2,3...相长干涉
// (2k 1) k 1,2,3...相消干涉
31
二、显色偏振
一般物理教案
两束相干偏振光旳相位差是随晶片厚度d变化 旳。用单色自然光垂直入射上述试验装置，当 晶片厚度均匀时，屏上将呈现一片强度分布均 匀旳亮光，没有干涉条纹。旋转系统中旳晶片 ，即变化α角，强度发生变化。若用白光照射 ，某些波长旳光满足相长干涉条件，另某些满 足相消干涉条件，所以屏上出现相应旳色彩。 若旋转晶片或检偏器P2，出射光旳颜色也随之 变化，这种现象称为显色偏振。

大学物理(机械工业出版社)第18章课后答案

大学物理(机械工业出版社)第18章课后答案

第十八章 光的偏振#18－1 两偏振片的方向成300夹角时，透射光强为I 1，若入射光不变，而两偏振片的偏振化方向成450夹角时，则透射光强如何变化解：设透过第一块偏振片后的振幅为A 0，透过第二块偏振片后的振幅为A 1。

依题意00130cos A A =020130cos I I =→430I = 3410I I =→ 00245cos A A =020245cos I I =→210I =21341⨯I 1231I I =18－2 使自然光通过两个偏振化方向成600夹角的偏振片，透射光强为I 1，今在这两偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两偏振片均成300角，则透射光光强为多少解：设自然光的振幅为A 0透过第一块偏振片后的振幅为A /，透过第二块偏振片后的振幅为A 1。

依题意0160cos A A '=02160cos I I '=→4120I =108I I =→在这两偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两偏振片均成300角，设自然光的振幅为A 0透过第一块偏振片后的振幅为A /，透过第二块偏振片后的振幅为A /1，透过第三块偏振片后的振幅为A 2。

则0130cos A A '='02130cos I I '='→4320I =0/1230cos A A =02/1230cos I I =→434320⨯=I 48891⨯=I1249I I =18－3 一束平行的自然光，以580角入射到一平面玻璃的表面上，反射光是全偏振光。

问（1）折射光的折射角是多少（2）玻璃的折射率是多少解：（1）折射光的折射角 ＝900－580＝320（2）玻璃的折射率为：60.132sin 58sin 0==n 18－4 一束光以起偏角i 0入射到一平面玻璃的上表面，试证明玻璃下表面的反射光也是偏振光。

证明：以起偏角i 0入射到平面玻璃的上表面，反射 光是偏振光所满足的式子为n i =0tan ，折射角 ＝900－i 0如图，玻璃下表面的反射光所对的下表面入射光的入射角为玻璃下表面的反射光是偏振光所满足的式子为n 1tan =γ 即ni 1)90tan(00=- 即满足：n i =0tan 式子 所以玻璃下表面的反射光也是偏振光，得证。

大学物理下光的偏振PPT课件

大学物理下光的偏振PPT课件

反射和折射
当光线从一个介质传播到另一个介质时，在分界面上反
射和折射的光线通常是部分偏振的。这是因为在分界面
上，电矢量的振动方向受到限制，只有某些方向上的振
动能够通过。
双折射
在某些晶体中，光线传播时会分成两束不同速度的光，
这两束光的振动方向互相垂直。这种现象称为双折射，
它是产生偏振光的另一种方式。
偏振光在日常生活中的应用
03
利用法布里-珀罗干涉仪产生的多光束干涉现象，根据透射光强
随角度或波长的变化曲线，可求得光波长。
实验数据处理与结果分析
数据处理
结果分析
注意事项
记录实验数据，包括干涉条纹间
距、角度、双缝间距、缝宽等，
并进行计算处理。
将实验数据与理论值进行比较，
分析误差来源，如光源单色性、
双缝间距和缝宽的准确性、测量
01
圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出圆形轨迹，称为圆偏振光。
02
椭圆偏振光概念
光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出椭圆形轨迹，称为椭圆偏
振光。
03
产生条件
当两个频率相同、振动方向互相垂直的线性偏振光振幅相等，相位差为
π/2时，可产生圆偏振光；若振幅不相等或相位差不为π/2，则产生椭
旋光度、分析物质的成分等。
光子晶体器件
利用光子晶体对光的调控作用制成的器件，具有体积小、重量轻、
易于集成等优点，被广泛应用于光通信、光计算等领域。
THANKS
感谢观看
产生方式
通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可
以获得线性偏振光。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律
强度为I0的线偏振光，透过检偏器后，透射光的强度（不考虑吸收）为：I=I0cos2。其中为

大学物理第18章课后答案

大学物理第18章课后答案

第十八章 光的偏振#18－1 两偏振片的方向成300夹角时，透射光强为I 1，若入射光不变，而两偏振片的偏振化方向成450夹角时，则透射光强如何变化？解：设透过第一块偏振片后的振幅为A 0，透过第二块偏振片后的振幅为A 1。

依题意00130cos A A =020130cos I I =→430I = 3410I I =→ 00245cos A A =020245cos I I =→210I =21341⨯I 1231I I =18－2 使自然光通过两个偏振化方向成600夹角的偏振片，透射光强为I 1，今在这两偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两偏振片均成300角，则透射光光强为多少？解：设自然光的振幅为A 0透过第一块偏振片后的振幅为A /，透过第二块偏振片后的振幅为A 1。

依题意0160cos A A '=02160cos I I '=→4120I =108I I =→在这两偏振片之间再插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两偏振片均成300角，设自然光的振幅为A 0透过第一块偏振片后的振幅为A /，透过第二块偏振片后的振幅为A /1，透过第三块偏振片后的振幅为A 2。

则0130cos A A '='02130cos I I '='→4320I =0/1230cos A A =02/1230cos I I =→434320⨯=I 48891⨯=I1249I I =18－3 一束平行的自然光，以580角入射到一平面玻璃的表面上，反射光是全偏振光。

问（1）折射光的折射角是多少？（2）玻璃的折射率是多少？解：（1）折射光的折射角 ＝900－580＝320（2）玻璃的折射率为：60.132sin 58sin 0==n 18－4 一束光以起偏角i 0入射到一平面玻璃的上表面，试证明玻璃下表面的反射光也是偏振光。

证明：以起偏角i 0入射到平面玻璃的上表面，反射 光是偏振光所满足的式子为n i =0tan ，折射角 ＝900－i 0如图，玻璃下表面的反射光所对的下表面入射光的入i 0n射角为玻璃下表面的反射光是偏振光所满足的式子为n 1tan =γ 即ni 1)90tan(00=- 即满足：n i =0tan 式子 所以玻璃下表面的反射光也是偏振光，得证。

大学物理光的偏振课件

大学物理光的偏振课件
步骤3
旋转检偏器，观察光斑的变化。当检 偏器的晶格方向与偏振片一致时，光 斑消失；当检偏器的晶格方向与偏振 片垂直时，光斑重新出现。
步骤2
打开光源，观察屏幕上是否出现光斑。 若出现光斑，表示偏振光已经产生。
步骤4
重复步骤3，改变检偏器的旋转角度， 观察光斑的变化，以验证光的偏振现 象。
实验结果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ析
利用偏振光的特性，开发新型光学加密和安全技 术，保障信息安全。
感谢您的观看
THANKS
量子隐形传态
通过偏振光的传输，实现 量子态的远程传输，为未 来量子通信网络奠定基础。
偏振编码
利用偏振光的偏振态进行 信息编码，提高信息传输 的容量和可靠性。
偏振光在生物医学领域的应用
生物分子检测
利用偏振光对生物分子进行检测， 提高检测的灵敏度和特异性。
医学成像
通过偏振光成像技术，获取生物 组织的结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供依据。
光疗与光动力治疗
利用偏振光的能量，对生物组织 进行光疗和光动力治疗，提高治
疗效果。
偏振光在其他领域的应用
光学传感与测量
利用偏振光的特性，开发新型光学传感器和测量 仪器，提高测量精度和可靠性。
光学信息处理
利用偏振光进行光学信息的处理和传输，提高信 息处理的速度和效率。
光学加密与安全
偏振滤镜在摄影中用于控制反光和眩光，提高色彩饱和度和对比度。通过消除非金属表面的反光和眩光，偏振滤镜可 以使照片更加清晰自然。
摄影中偏振滤镜的应用场景
在拍摄水面、玻璃、金属等反光物体时，使用偏振滤镜可以有效地消除反光和眩光，提高照片质量。此外，在拍摄风 景、人像等场景时，偏振滤镜也可以提高色彩饱和度和对比度，使照片更加生动。

大学物理——光的偏振

大学物理——光的偏振
（2）布儒斯特定理
a.布儒斯特定理：当入射角等于某一特定值i0时，反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光
其中，i0称布儒斯特角或偏振角
b.布儒斯特角与折射角的关系
布儒斯特角满足入射光线与折射光线相互垂直
c.布儒斯特定理的应用
自然光以布儒斯特角入射时，反射是线偏振光，这样我们能通过反射得到线偏振光，当光以布儒斯特角入射到一片透明介质是，在没有吸收的情况下，透射光中电矢量的平行分量全部透射，根据这一性质，我们可以用使自然光以布儒斯特角透过玻璃片堆的办法，获得线偏振光。
★主要以教师讲授为主
教学内容
教学设计
(4).椭圆偏振光
定义：在垂直于光传播方向的平面内，光矢量沿椭圆轨道以确定角速度旋转(左或右旋转)的光线，称椭圆偏振光。图19-6所示
特征：光矢量旋转的角速度恒定，且其强度不同，光矢量可以看作为两个互相垂直、同频率、相位差确定的线偏振光的叠加。
当 时为椭圆偏振光
当 ，且振幅相等时为圆偏振光
★课后思考题
1.两块性质完全相同的偏振片平行放置，其通光方向P1，P2间夹角为 /6。光强为I0的自然光垂直入射，经过第一块偏振片后的光强为0.32I0，求经过第二块偏振片后的出射光强（有吸收情况）？
2.光在两种介质的表面折射时，是否都遵守折射定律？
程守洙等主编的《普通物理学》第十九章课后作业选做两题
解：(1)自然光透射偏振片后的光强
线偏振光透射偏振片后的光强
如果两种成分光线透射后的光强相等，则在之后所通过的所有偏振片后的光强都相等，于是
其中，q为线偏振光与偏振片偏振化方向的夹角。欲使最后的出射光线与入射光中的线偏振光偏振方向垂直，则还需要一偏振片，其偏振方向与第一偏振片的出射光夹角为450。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

3、尼科耳棱镜可以起偏和检偏
Ｎ
Ｎ’
0 两主截面的夹角 时，自然光进入Ｎ后，透射出来的偏
90 振光也能透过Ｎ’．若把Ｎ’以入射光方向为轴线转过 ，这时，
从Ｎ透出的偏振光进入Ｎ’后被吸收，没有光透出（最暗）．在旋 转一周的过程中，视场可得两次全明和全暗．
0
本章小结
自然光和偏振光 偏振片 马吕斯定律:强度为I0的偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为 I I 0 cos 2 布儒斯特定律 双折射现象
讨论 1）可以证明：当入射角 等于i0时，反射光和折射光 相互垂直。即：
sin i0 n2 由折射定律 sin r0 n1
i0
n1 n2
r0
n2 sin i0 布儒斯特定律 tan i0 n1 cos i0 π cos i0 sin r0 cos( r0 ) i0 r0 2 2
一束自然光通过一偏振片后，射到一折射率 为 3 的玻璃片上。若转动玻璃片，使反射 光消失，这时入射角等于（ ）。 （A）60º （B）45º （C）30º （D）15º
双折射晶体中传播的e光振动方向（
）。
（A）平行于其主截面 （B）垂直于其主截面 （C）平行于其主平面 （D）垂直于其主平面
水的折射率为 1.33，玻璃的折射率为 1.50，当光 由水中射向玻璃而反射时，起偏振角为多少？当光 由玻璃射向水中而反射时，起偏振角又为多少？这 两个起偏振角的数值间是什么关系？
r0
玻璃
r0 r0
n1 n2
根据光的可逆性，此 r0 角即为布儒斯特角 .
n2 tan i0 n1
n1 π tan r0 tan( i0 ) cot i0 2 n2
2、利用反射和折射时的偏振产生偏振光 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. 利用玻璃片堆产生线偏振光
一束光是自然光和线偏振光的混合光，让 它们垂直通过一偏振片，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和 线偏振光的光强比值为 （ ） （A）2/3 ； （B）1/3； （C）1/5； （D）1/2
在真空中行进的单色自然光以布儒斯特角 入射到平玻璃板上。下列哪一种叙述是不 正确的？ (A) 入射角的正切等于玻璃的折射率； (B) 反射线和折射线的夹角为90°； (C) 折射光为平面偏振光； (D) 反射光为平面偏振光；
I 经过检偏器后 I1 10 cos2 30 2
I1 I 2
I10 I 20 经过起偏器后光强分别为 和 . 2 2
I10 cos 2 60 1 2 I 20 cos 30 3
I20 2 I2 cos 60 2
18.3 反射光和折射光的偏振
一、光反射与折射时的偏振
反射光的偏振化程度与入射 角有关，若光从折射率为n1 的 介质射向折射率为n2 的介质， 当入射角满足时，
i0
n1 n2
r0
n2 t an i 0 n1
反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平行于入 射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射光仍为部分偏 振光。这就是Brewster定律。其中i0 叫做起偏角或布儒斯特角。
2）当入射角为布儒斯特角时，反射光为振动方 向垂直入射面的线偏振光，而折射光仍为振动方向平 行于入射面的成分占优势的部分偏振光，这是因为反 射光线很弱，光强达不到自然光的一半。
i0
n1 n2
r0
反射光的偏振实验
问题
当入射光以 r0 角从 面时，情况如何?
n2
i0
介质入射于界
i0
i0
n1 n2
玻璃
再用加拿大树 胶粘合起来。
加拿大树胶
90 A

D
48
68

e光
O 光
760
no 1.658
O光入射角大于其临界角为 69
B
0
ne 1.486
12' 被全反射，在B
n胶 1.55
C 处为涂黑层所吸收。
C
e 光不产生全反射，能够透过树胶层，所以自尼科耳棱镜出来 的偏振光的振动面在棱镜的主截面内。
自然光在两种各向同性介质 的分界面上反射和折射时， 反射光和折射光都是部分偏 振光.
i
n1 n2
r
在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动为主的部分 偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主的部分偏振光. 实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关 .
二、布儒斯特定律（1815年）
1、布儒斯特定律内容
马吕斯定律（1808年）
马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 ) 法国物理学家及军事工程师。从事 光学方面的研究。1808年发现反射时光 的偏振，确定了偏振光强度变化的规律 （现称为马吕斯定律）。他研究了光在 晶体中的双折射现象，1811年，他与J. 毕奥各自独立地发现折射时光的偏振， 提出了确定晶体光轴的方法，研制成一 系列偏振仪器。
2、线偏振光 定义：光矢量只沿某一个固定方向振动的光，又 称为平面偏振光或完全偏振光，简称偏振光。 图示： 3、部分偏振光 定义：在某一方向上光矢量较强，而垂直方向 上的光矢量较弱，称为部分偏振光。 图示：
18.2 偏振片 马吕斯定律 一、偏振片
二向色性 : 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。 偏振片： 涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向 ：偏振片只让某一特定方向的光振动 通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向.
n1
i0 i0
1
n2
玻璃

2
18.4
光的双折射
1 、光的双折射 1、光的双折射现象
e-光 o光 自然光
一束光入射到石英、 方解石等各向异性介 质时，折射光分成两 束的现象。
方解石晶体 CaCO 3
双折射 双折射
寻常（o）光和非常（e）光
寻常光线（o光） 非常光线（e光） （一般情况，非常光线 不在入射面内） 服从折射定律的光线 不服从折射定律的光线 A
109 0
71 0
e
光
71
0
o
光
为什么o光和e光特性不同？
光轴
o光在晶体中各方 向上传播速度相同.
O光波阵面
c nΟ 常量 vΟ
ve
vO
e光晶体中各方向 上传播速度不同,随方 向改变而改变. c ne ve
e
光波阵面
n e n 0 正晶体
n
e
n
0
负晶体
二 、尼科耳棱镜
1、引入 天然方解石厚度有限，不可能把o光和e光分得很开。 2、结构 将晶体沿着AC面切开，AC面垂直于主截面及两端面
E
2
I0
P1

I
P2
马吕斯定律:强度为 I 0 的偏振光通过检偏 振器后, 出射光的强度为
I I cos
2 0
有反射光干扰的橱窗
在照相机镜头前加偏振片消 除了反射光的干扰
例1 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其 上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180时 透射光强度发生的变化为: （A）光强单调增加； （B）光强先增加，后又减小至零； （C）光强先增加，后减小，再增加； （D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。
iB
讨论
i0
讨论下列光线的反射和折射（起偏角
i0
i0
i0 ）.
i
i
i
例 一自然光自空气射向一块平板玻璃，入射角 为布儒斯特角 i0 ，问 在界面 2 的反射光是什么光？ 空气 注意： 偏振方向垂直入 射面的振动仅很 小部分被反射 （约15%）所以 反射偏振光很弱 。 一般应用玻璃片 堆产生偏振光
３、晶体的主截面 由光轴和晶体表面的法线所组成的平面，称为晶 体主截面。例如，方解石的主截面是一平行四边形。
晶体中o光和光轴所决定的平面叫做o光的主平面，
晶体中e光和光轴所决定的平面叫e光的主平面。
o光光矢量的振动方向垂直于o光的主平面，而e 光光矢量的振动方向就在e光的主平面内。
当入射面是主截面时，双折射产生的 o光、e光的 主平面和主截面重合。o光的振动垂直主截面；e光的 振动平行于主截面，这时o光、e光的振动方向相互垂 直。 光轴 而一般情况下， 109 0 o光、e光的主平面 并不重合，振动方 向不相互垂直。 光轴
n2 解：由布儒斯特定律 tan i 0 可知，当光由水中 n1 射向玻璃而反射时，起偏振角为 n2 1.50 i 0 arctan arctan 48 0 26 n1 1.33 光由玻璃中射向水而反射时，起偏振角为 n1 1.33 i 0 arctan arctan 410 34 n2 1.50
P1
P
2
例2 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检 偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 30 时 , 一束单色 自然光穿过它们, 出射光强为 I1 ; 当它们偏振化方向间 60 的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光 强为 I 2 , 且 I1 I 2 . 求两束单色自然光的强度之比 . 解 设两束单色自然光的强度分别为 I10 和 I 20 .
n2 t an i 0 n1
光强为I0的自然光垂直通过两个偏振片，它 们的偏振化方向之间的夹角α =60°，则出 射光强I与入射光强I0之比为（ ） （A）1/4 （D）3/8 （B） 3/4 （C）1/8
一束自然光入射到一个由四个偏振片所构 成的偏振片组上，每个偏振片的透射方向 相对于前面一个偏振片沿顺时针方向转过 了30°，则透过这组偏振片的光强与入射光 强之比为 (A) 0.41 : 1; (C) 0.21 : 1; (B) 0.32 : 1; (D) 0.14 : 1