大学物理-第十二章-光的偏振

图2 二向色性起偏《大学物理》光的偏振现象的研究实验姓 名学 号 班 级桌 号 教 室实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识；2. 了解产生和检验偏振光的基本方法；3. 验证马吕斯定律；4．1/2波片，1/4波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度. 二. 实验仪器导轨和机座, 带布儒斯特窗的氦氖激光器, 激光器架, 偏振片、波片架, 滑动座(4个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（2个），1/2波片（波长632.8nm ），1/4波片（波三. 实验原理1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向。

通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。

在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。

振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，评 分教师签字图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光图3 双折射起偏原理图人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。

通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。

这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。

将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。

实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。

下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。

２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏二向色性起偏：物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。

大学物理光的偏振在我们日常生活中，光无处不在。

从清晨的第一缕阳光到夜晚的璀璨灯光，光一直陪伴着我们。

然而，在大学物理的领域里，光的性质远不止我们肉眼所看到的那么简单。

其中，光的偏振就是一个引人入胜且具有重要应用价值的特性。

要理解光的偏振，首先得从光的本质说起。

光是一种电磁波，它的电场和磁场在空间中垂直且同步变化。

一般情况下，自然光中的光波振动方向是随机的，各个方向上的振动幅度相同。

但当光经过某些特殊的处理或在特定的环境中传播时，就会出现偏振现象，即光波的振动方向变得有规律起来。

偏振光可以分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

线偏振光的振动方向始终在一个固定的直线上，就好像一列整齐排列的士兵，步伐一致。

圆偏振光和椭圆偏振光则相对复杂一些，它们的振动方向会随着时间的推移而发生规律的变化。

那么，光为什么会偏振呢？这通常与光与物质的相互作用有关。

比如，当光通过某些晶体时，由于晶体内部结构的特殊性质，只有特定方向振动的光能够通过，从而产生偏振光。

这种现象被称为晶体的双折射。

此外，反射、散射等过程也可能导致光的偏振。

光的偏振在实际生活中有许多重要的应用。

偏光太阳镜就是一个常见的例子。

在强烈的阳光下，地面和水面的反射光往往是部分偏振光，会给我们的眼睛带来不适和干扰。

偏光太阳镜能够阻挡这些偏振光，让我们看得更清晰、更舒适。

在摄影领域，偏振镜也发挥着重要作用。

它可以减少非金属表面的反光，增强色彩饱和度和对比度，使拍摄的照片更加清晰和生动。

在科学研究中，光的偏振更是一种强大的工具。

例如，在化学和生物学中，利用偏振光可以研究分子的结构和排列。

在天文学中，通过分析来自遥远天体的偏振光，可以获取有关天体磁场和物质分布的信息。

在通信领域，偏振复用技术可以大大提高光通信的容量和效率。

通过在同一根光纤中同时传输不同偏振态的光信号，实现了更多信息的传输。

要研究光的偏振现象，我们需要一些专门的仪器和实验方法。

偏振片是最常用的工具之一。

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。