第56讲波动光学光的偏振第56讲波动光学光的偏振内容

光的偏振与波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。

在我们日常生活中，我们经常遇到各种光线，比如来自太阳的阳光、电视屏幕上的影像、手机屏幕上的文字等等。

这些光线都具有不同的特性，其中一个重要的特性就是光的偏振性。

光的偏振是指光的电场矢量在空间中沿特定方向振动的性质。

通常情况下，自然光中的电场矢量在所有可能的方向上都有相同的振动，这种光被称为无偏振光。

但是，在某些情况下，光的电场矢量只在特定的方向上振动，这种光被称为偏振光。

光的偏振可以通过一些偏振器件来实现。

最常见的偏振器件是偏振片，它主要利用了光的波动性质。

在光的传播过程中，电场矢量在空间中振动的方向可以看作是一个矢量的旋转。

而偏振片就是通过选择一定方向上的电场振动来实现光的偏振。

当光通过偏振片时，偏振片会选择一个特定方向上的电场振动，使得通过的光只有在该方向上振动的成分。

而垂直于该方向的电场振动则被偏振片阻隔下来，无法通过。

这样，我们就可以通过调整偏振片的方向，来选择光中不同方向上的电场振动。

除了光的偏振性质外，光还具有波动性质。

波动性质是指光在传播过程中表现出的波动行为。

根据光的波动性质，我们可以解释光的诸多现象，比如衍射、干涉等。

衍射是指光通过一个小孔或者遇到一个小障碍物后，出现扩散现象的现象。

这是由于光的波动性质所导致的。

当光经过一个小孔时，光波会在小孔的周围弯曲，从而在背后形成一个圆形的光斑。

这一现象可以用波动理论解释，即光波通过小孔时，会产生波的干涉和衍射，导致光的扩散。

另一个重要的波动性质是干涉。

干涉是指光波相遇时互相干涉的现象。

当两束光波相遇并叠加时，它们的电场矢量会按照一定的规律相加或者相消。

如果两束光波的电场矢量完全一致，那么它们会相互加强，形成明亮的区域；如果两束光波的电场矢量相反，那么它们会相互抵消，形成暗淡的区域。

这种相互干涉的现象使我们可以通过干涉仪等设备来测量光的波长、光速等物理特性。

通过探究光的偏振与波动性质，我们可以更深入地理解光的本质和行为规律。

光的偏振与光的波动性知识点总结光是一种电磁波，在传播过程中具有波动性和偏振性。

理解光的偏振和波动性对于研究光学现象和应用具有重要意义。

本文将对光的偏振和波动性的知识点进行总结。

一、光的波动性光的波动性是指光的传播具有波动性质。

光波的特点包括波长、频率和振幅。

1. 波长：光波的波长指的是两个相邻波峰（或波谷）之间的距离，通常用λ表示。

波长与光的颜色有关，不同波长的光具有不同的颜色。

2. 频率：光波的频率指的是单位时间内波峰（或波谷）的个数，通常用ν表示。

频率与波长之间有关系：频率等于光速除以波长，即ν=c/λ，其中c为光速。

3. 振幅：光波的振幅表示波的强度或能量大小。

振幅越大，波的强度越大。

二、光的偏振光的偏振是指光波中的电矢量（电场的方向）仅在一个特定的方向上振动。

光的偏振可以通过偏振片实现。

常见的偏振情况包括自然光、线偏振光和圆偏振光。

1. 自然光：自然光是指光波中的电矢量在所有方向上均匀振动，其光波是由许多不同方向的分量构成的。

2. 线偏振光：线偏振光是指光波中的电矢量只在一个平面上振动，其振动方向可以是任意的。

线偏振光可以由偏振片产生，偏振片只允许某个特定方向上的光通过，而将其他方向上的光吸收或透过。

3. 圆偏振光：圆偏振光是指光波中的电矢量在平面内旋转，形成螺旋状振动。

圆偏振光可以由波片产生，波片具有调整电矢量旋转方向和速率的功能。

三、光的偏振与光的波动性之间的关系光的偏振与光的波动性有密切的联系。

光的波动性决定了光的传播方式和性质，而光的偏振则涉及光波的方向性和振动方式。

1. 光波与偏振：光波可以存在不同的偏振状态，包括线偏振、圆偏振和自然光。

不同偏振状态的光波在传播中表现不同的特性，如透过偏振片的能力和相位差的变化等。

2. 光的波动性与固体材料：光的波动性对于固体材料的光学性质和物理行为具有重要影响。

例如，光的折射、反射、散射和干涉等现象都可以通过光的波动性来解释。

3. 光的偏振与光学器件：光的偏振可用于设计和制造各种光学器件和设备，如偏振镜、液晶显示屏等。

第56讲：波动光学——光的偏振内容：§17－12~§17－171．自然光与偏振光2．起偏与检偏（40分钟）3．反射光与折射光的偏振（30分钟）4．双折射现象5．旋光现象（40分钟）6．偏振光的干涉7．非线形光学现象要求：1．了解光的偏振性；2．了解起偏与检偏，掌握马吕斯定律；3．了解反射光与折射光的偏振，掌握布儒斯特定律。

4．了解双折射现象；5．了解旋光现象；6．了解偏振光的干涉。

重点与难点：1．马吕斯定律；2．布儒斯特定律；3．双折射现象。

作业：问题：P173：22，23，24，25习题：P177：28，29，30，31复习：第十七章复习：●圆孔衍射光学仪器的分辨率●衍射光栅●X射线的衍射§17－12 光的偏振性马吕斯定律引言：光的干涉现象和衍射现象证实了光的波动性，而光的偏振现象则进一步说明了光是横波。

光的偏振现象是Malus在1809年发现的。

但是当时认为光是纵波，无法解释光的偏振现象；1817年，Young认为光是横波，偏振现象可以得到解释；Fresnel承认光是横波，解释了偏振光的干涉现象；Fresnel还发现圆偏振光和椭圆偏振光，建立了双折射理论。

根据Maxwell电磁理论，光是一种电磁波，在光与物质相互作用时，主要是横向振动着的电矢量起作用。

电矢量的各种振动状态使光具有各种偏振状态。

本部分就是讨论光的偏振，主要内容有：1．光的偏振现象及与光的偏振有关的几个概念；2．偏振光的获得与检验；3．两个定律：马吕斯定律和布儒斯特定律；4．双折射现象；5．偏振光的干涉。

一、光的偏振性：1．光的偏振性：1）横波和纵波的区别——偏振：纵波：振动方向与传播方向一致，振动方向唯一，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，振动方向不唯一，存在偏振问题。

如果把通过波的传播方向并包含振动矢量在内的平面称为振动面，则振动面与其它不包含振动矢量在内的任何平面都是不相同的，即波的振动方向对传播方向不是具有对称性。

光的偏振和波动性质光是一种电磁波，具有波动性质。

在传播过程中，光的振动方向与传播方向之间存在着一定的关系，这就是光的偏振性质。

本文将介绍光的偏振和波动性质，包括光的偏振现象、偏振光的性质以及偏振现象的应用。

一、光的偏振现象光的偏振是指光波中的电矢量只沿着某一特定方向振动，而在垂直于该方向的平面内无明显变化。

光的偏振现象最早由法国物理学家马尔斯·昂利·布拉伊斯特（Malus）于19世纪初实验发现。

光的偏振有两种基本情况：线偏振和圆偏振。

线偏振是指光波中的振动方向沿着直线传播，圆偏振是指光波中的振动方向随时间按圆的轨迹传播。

二、偏振光的性质偏振光具有一些独特的性质，不同于普通的自然光。

下面是常见的偏振光性质：1. 偏振态：偏振光可分为水平偏振、垂直偏振、斜偏振等多种状态。

水平偏振光的电矢量在水平平面内振动，垂直偏振光的电矢量在垂直平面内振动。

2. 偏振方向：光波中电矢量振动的方向就是偏振光的偏振方向。

3. 偏振角：偏振角是指偏振光的振动方向与某一参考方向之间的夹角。

4. 偏振片：偏振片是可以选择性地通过或屏蔽某个特定方向光波的光学器件。

它可以将非偏振光转化为偏振光，或改变偏振光的偏振方向。

三、偏振现象的应用偏振现象在许多领域都有广泛的应用，下面是一个简要介绍：1. 偏振片的应用：偏振片广泛用于光学仪器和光学测量装置中。

例如，摄影中使用的偏振镜可以减少水面、玻璃等物体的反射光，使摄影效果更加清晰。

2. 光通信：偏振光的传输和调制可以提高光通信的传输速度和容量，并减少信号间的干扰。

3. 光偏振显微镜：光偏振显微镜利用样品对光的偏振效应进行观察和分析，可以用于研究材料的结构、力学性质等。

4. 3D影像技术：偏振光在3D影像技术中起到重要作用。

通过利用偏振光的性质，可以实现更加逼真的3D影像效果。

总结：光的偏振和波动性质是光学中的重要概念。

了解光的偏振现象和偏振光的性质对于理解光的行为和应用具有重要意义。