第十一节反射光和折射光的偏振
§10.11 反射光和折射光的偏振
一、反射光和折射光的偏振
当自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要发生变化。其反射光是部分偏振光，反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多| 少)：折射光也是部分偏振光，平行入射面的分量(平行分量)比例大( | 多·少)。
随着入射角i变化，反射光、折射光的偏振度也变。
二、布儒斯特定律( Brewster Law)
1 布儒斯特角
设：入射角为i0,折射角为r0，若有i0＋r0＝900（反射光与入射光垂直），则：反射光是垂直于入射面的完全偏振光，折射光是平行于入射面的部分偏振光。
即当i = i0时，反射光是线偏振光(只有垂直分量)。
称i0为布儒斯特角(Brewster angle)或起偏角(polarizing angle)。
2 布儒斯特定律
若i0＋r0＝900 折射线? 反射线
则
由折射定律可知
是2介质对于1介质的相对折射率。
例n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)。
空气?玻璃
i0 = tg-1(1.50/1.00) = 56?18?
玻璃?空气
i ?0 = tg-1(1.00/1.50) = 33?42?
两角互余
满足布儒斯特定律时，折射光仍为部分偏振光( 平行分量多，垂直分量少)。此时，平行分量( | )全部折射，垂直分量(·)有反射有折射。
思考：(1)如何测量不透明介质的折射率？
(2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？
三、用玻璃片堆起偏
玻璃片上表面反射，入射角是布儒斯特角(由空气?玻璃)；
玻璃片下表面反射，入射角也是布儒斯特角(由玻璃?空气)。
每反射一次，垂直振动(S)将反射掉一批，折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少，
经多片玻璃片反射，折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含| 振动)。
实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光，并减少反射损失。
实例：立体电影原理
四、其它的起偏方式
1 双折射法：
晶体是各向异性媒质，双折射晶体内原子按一定规律排列，使晶体在不同方向上，结构不同，性质不同，对光学而言，即光的传播速度各向异性。如由方解石制作的尼科尔棱镜。
2 晶体的二向色性
某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，这叫晶体的二向色性(dichroism)。如电气石对o 光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它可产生线偏振光：
1
光的偏振特性研究
实验7 光的偏振特性研究 光的干涉衍射现象揭示了光的波动性，但是还不能说明光波是纵波还是横波。而光的偏振现象清楚地显示其振动方向与传播方向垂直，说明光是横波。1808年法国物理学家马吕斯（Malus,1775—1812）研究双折射时发现折射的两束光在两个互相垂直的平面上偏振。此后又有布儒斯特（Brewster,1781—1868）定律和色偏振等一些新发现。 光的偏振有别于光的其它性质，人的感觉器官不能感觉偏振的存在。光的偏振使人们对光的传播规律(反射、折射、吸收和散射)有了新的认识。本实验通过对偏振光的观察、分析和测量，加深对光的偏振基本规律的认识和理解。 偏振光的应用很广泛，从立体电影、晶体性质研究到光学计量、光弹、薄膜、光通信、实验应力分析等技术领域都有巧妙的应用。 一、实验目的 1. 观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。 2. 了解波片的作用和用1/4波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。 3. 通过布儒斯特角的测定，测得玻璃的折射率。 4. 验证马吕斯定律。 二、实验原理 1. 自然光和偏振光 光是一种电磁波，电磁波中的电矢量E就是光波的振动矢量，称作光矢量。通常，光源发出的光波，其电矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则的取向。在与传播方向垂直的平面内，光矢量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。光的振动方向和传播方向所组成的平面称为振动面。按照光矢量振动的不同状态，通常把光波分为自然光、部分偏振光、线偏振光（平面偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光五种形式。 如果光矢量的方向是任意的，且在各方向上光矢量大小的时间平均值是相等的，这种光称为自然光。自然光通过介质的反射、折射、吸收和散射后，光波的电矢量的振动在某个方向具有相对优势，而使其分布对传播方向不再对称。具有这种取向特征的光，统称为偏振光。 偏振光可分为部分偏振光、线偏振光（平面偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光。如果光矢量可以采取任何方向，但不同方向的振幅不同，某一方向振动的振幅最强，而与该方向垂直的方向振动最弱，这种光为部分偏振光。如果光矢量的振动限于某一固定方向，则这种光称为线偏振光或平面偏振光。如果光矢量的大小和方向随时间作有规律的变化，且光矢量的末端在垂直于传播方向的平面内的轨迹是椭圆，则称为椭圆偏振光；如果是圆则称为圆偏振光。 将自然光变成偏振光的过程称为起偏，用于起偏的装置称为起偏器；鉴别光的偏振状态的过程称为检偏，它所使用的装置称为检偏器。实际上，起偏器和检偏器是可以通用的。本实验所用的起偏器和检偏器均为分子型薄膜偏振片。
第5节 光的反射和折射(第2课时)
第5节光的反射和折射(第2课时) A组基础训练 1．利用平面镜可以() A．成缩小的像B．改变光的传播方向 C．成倒立的虚像D．成正立的实像 2．(衢州中考)晚上，小科在教室里通过窗玻璃看到自己的像，而且室内灯光越亮像就越清晰，下列对该像描述正确的是() A．所成的像是实像 B．室外越亮像就越清晰 C．像的形成原因是光的反射 D．人越靠近窗玻璃像就越大 3．下列能正确表示“大黄鸭”在水中所成倒影的是() 4．当某同学从远处走向一面穿衣镜时，他在镜中的像的大小及像与人的距离的变化是() A．像变大，人与像的距离变大 B．像变大，人与像的距离变小 C．像的大小不变，人与像的距离不变 D．像的大小不变，人与像的距离变小 5．夜晚，当汽车发出的光照射到自行车尾灯上时，司机看到尾灯反射的光，就能及时避让。下列有关自行车尾灯的光路图正确的是() 6. 小柯制作了一个潜望镜(如图所示)并用之观察，当他在镜中观察到物体向左移动时，被观察物体真实的移动方向是()
第6题图 A．向左B．向右 C．向上D．向下 7．视力检测时要求被测的人与视力表的距离为5m，视力表与平面镜的距离是3m。为满足测量要求，人与平面镜的距离应为() A．1m B．1.5m C．2m D．3m 8. 如图所示，相邻两室，一明一暗，在两室之间的墙壁上有一平面镜M，且∠AOC＝∠BOC，甲、乙两人分别站在A、B两点，面向平面镜张望，则() 第8题图 A．甲可看到乙，乙看不到甲 B．甲、乙相互都可以看到对方 C．甲看不到乙，乙看不到甲 D．甲看不到乙，乙可看到甲 9．月亮距离地球384400千米，在平静的池塘的水面形成了月亮的像，已知池塘水深2.8米，则所形成的月亮的像与水面的距离为() A．2.8米B．5.6米 C．384400千米D．无法确定 10. 如图是探究平面镜成像特点的实验装置，a为玻璃板，b和c是两根完全相同的蜡烛。下列说法错误的是() 第10题图 A．为了保证实验效果应选择较薄的玻璃板
七年级科学下册第2章第5节光的反射和折射教案
第５节光的反射和折射 1教学目标： 1、知道平面镜成像的特点，并用来解释简单的现象； 2、知道平面镜成像原理和虚象的概念；知道平面镜的应用。 3、知道光的折射现象及折射光线和折射角； 4、理解光的折射规律及在折射现象中光路可逆； 5、能根据光的折射现象的实验结论作出已知入射光线的折射光线的大致方向； 6、能用光的折射规律解释生活中的一些简单的折射现象； 2学情分析：知道平面镜成像的特点 3重点难点：平面镜成像特点及对学生观察、实验等方面能力的培养。虚象的概念与创造性能力的培养。光线进入不同介质中，折射角和入射角的关系；用光的折射解释自然现象；解释折射现象并根据要求画出折射的光路图。 4教学过程 教学目标：1、知道平面镜成像的特点，并用来解释简单的现象； 2、知道平面镜成像原理和虚象的概念；知道平面镜的应用。 3、知道光的折射现象及折射光线和折射角； 4、理解光的折射规律及在折射现象中光路可逆； 5、能根据光的折射现象的实验结论作出已知入射光线的折射光线的大致方向； 6、能用光的折射规律解释生活中的一些简单的折射现象； 学时重点： 平面镜成像特点及对学生观察、实验等方面能力的培养。虚象的概念与创造性能力的培养。光线进入不同介质中，折射角和入射角的关系；用光的折射解释自然现象；解释折射现象并根据要求画出折射的光路图。 学时难点： 平面镜成像特点及对学生观察、实验等方面能力的培养。虚象的概念与创造性能力的培养。光线进入不同介质中，折射角和入射角的关系；用光的折射解释自然现象；解释折射现象并根据要求画出折射的光路图。 教学活动 活动1【导入】光的反射和折射（2） 一、复习提问： 光的反射定律内容是什么？ 光的反射定律中，为什么要说反射角等于入射角？能否说成入射角等于反射角，为什么？在穿衣镜里，甲能从镜中看到乙，与此同时，乙能不能从镜中看到甲？为什么？ 二、新课教学： 问：生活中哪些物体是平面镜？（生活中的镜子、玻璃等） 问：哪些物体和平面镜的作用是一样的？（平静的水面、光亮的地板等） 师：在这些平面镜中，生活中的镜子用的最多，我们几乎每天都要照镜子，这已经成了我们生活的习惯。那我们为什么要照镜子呢？ 答：我们能从镜子中找到另一个自己。 师：镜子中的你是真的另一个你吗？（不是，是平面镜所成的像）
(最新整理)反射光的偏振特性
(完整)反射光的偏振特性 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)反射光的偏振特性）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)反射光的偏振特性的全部内容。
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量 1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。通过深入研究，证明了光波是横波，使 人们进一步认识了光的本质。随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用， 特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出.在我们日常生活和工 作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分 偏振光.自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后,就会变成线偏振光. 线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 【目的与要求】 1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。 2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点. 3。通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。 4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。 【实验原理】 一、棱镜材料的折射率的测量 当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如图1所示。
n 为材料的折射率. 同理出射角γ/ 为sinγ/= sini//n （–1） 根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A,而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/, 此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2 而A=γ＋i/=2γγ=A/2 由（–1）式可得： n=sin[（A+δmin）/2］/sin（A/2）（–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。 二、偏振光 光是一种横波,它的振动方向是与传播方向相互垂直的。偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时,我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。 在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光.自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 在本实验中,我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。 偏振光的数学描述： 对于线偏振光和椭圆偏振光，在数学上我们常用两个垂直振动的合成来描述。在与光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E分解成Ex和Ey，它们是同频ω，假设相位相差δ,振幅分别为Ax和Ay，即
第五节 光的反射和折射(第2课时)
第五节光的反射和折射（第2课时） （第二部分） 1、（1）将钟竖直在平面镜前，看看镜中钟的时针和分针与钟本身的时 针和分针的位置关系如何？________________________ （2）如图所示，是从平面镜中看到的一只台钟钟面上的指针位置， 已知镜面与钟面相平行，则实际时间应是。 2、你知道平面镜成像的原理是什么?________________________ 3、一个人从远处走向一块竖直挂着的平面镜，他在镜内的像将 （） A、逐渐变小，且逐渐离开镜面 B、逐渐变大，且逐渐靠近镜面 C、大小不变，先靠近镜面再离开镜面 D、大小不变，且逐渐向镜面靠近 4、在2千米深的海面上空5千米处有一架飞机飞过，该飞机在海中的像到海面距离是 （） A、2千米 B、3千米 C、5千米 D、7千米 5、平静的水面能清晰地显现岸上的景物，俗称“倒影”，它是 （） A、倒立的虚像 B、倒立的实像 C、正立的虚像 D、正立的实像 6、如图所示，是一个物体在平面镜中成像的四个作图，其中正确的图是 （） (A) (B) (C) (D) 7、一根直棒与它在平面镜中所成的像互相垂直，则棒与镜面之间的夹角是 （） A、900 B、0 C、450 D、600 8、图为同学们科技制作所做潜望镜的结构示意图，通过这样的潜望镜看到物体AB的像是 （） A、倒立等大的实像 B、正立等大的虚像 C、倒立放大的实像 D、正立放大的虚像 9、有一位同学在湖边拍了一张照片。因为湖水平静，岸上景物与湖中倒影在照片上十分相似。 下列几种方法中，哪一种不能用来正确区分真实景物与它在湖中的倒影?
（） A、倒影比真实景物暗一些 B、倒影比真实景物的清晰度略差一些 C、倒影中人物排列左右位置与拍照时的真实位置正好相反 D、景物与倒影对称于水面 10、人站在竖直放置的平面镜3米处，若人以0.5米/秒的速度向平面镜靠近，则像相对于平 面镜的速度为______米/秒，像相对于人的速度为______米/秒。 11、作图题： (1)在图甲中画出AB在平面镜中成的像。 (2)如图乙所示，S是发光点，A是某反射光线上的一点。请画出这条反射光线，并完成光路图。 (3)如图丙，在平面镜上方有一发光体AB，人眼在P处，那么至少在平面镜上遮住哪一部分， 人眼就看不见发光体AB的像了。 图甲图乙图丙 12、如图所示，在一面平面镜前有一发光点A，人眼处在图中O点处，这个人能看见A在平面 镜里所成的像吗？______请作图说明。 （第12题图）（第13题图） 13、如上图所示，平面镜前有一发光点S，S1是它在镜中所成的像，当平面镜转动一个角度后， 像的位置为S2。试作出平面镜的新位置。 14、张医生要为同学检查视力，按要求眼睛与视力表的距离应保持5米，可校医务室的房间 长只有3米，你能利用光学知识帮助张医生解决这一问题吗？ 15、镜中的像和实物是左右相反的，这个颠倒的世界有时会给人带来许多不方便，能否想办法克服这个缺点呢？其实方法很简单，既然一面镜子能把世界填倒，如果把颠倒了的世界再
光的反射与折射 教学设计
《光的反射与折射》教学设计 【前期分析】 1、教材分析 《光的反射与折射》是人教版选修3-4第13章第一节的内容。 2、学情分析 学生在初中以及接触过光的折射和反射，对于本节内容并不陌生，但是长时间的接触已让学生概念有些模糊。经过高中两年的学习，学生已经有良好的探究、观察、分析、实验能力，只是实验设计能力还欠成熟。 3、重难点 重点: (1)反射定律和折射定律的概念，以及光路可逆 (2)用插针法测定玻璃折射率 难点： (1)折射率的理解 【教学目标分析】 1、知识与技能 (1)知道反射定律和折射定律 (2)掌握折射的特点以及折射率 (3)会用所学的知识解决相关问题 2、过程与方法 (1)通过
(2)通过实验，认识掌握插针法测折射率的方法 3、情感态度与价值观 （1）在合作性实验中培养学生的合作精神 （2）实验探究过程中培养科学的探究精神 【教学过程设计】 1、引入 教师提问:大家听说过光污染么，这其中有一项就是城市中的建筑采用了玻璃墙，在太阳光很强时，这个墙也会发出耀眼的光，长时间就会影响人们的眼睛，大家知道为什么这个墙也会发出耀眼的光 同学:因为反射了太阳光 教师：嗯，（拿出一个装满水的玻璃杯，放入一支笔）同学们大家观察一下水杯里的笔，发现什么现象？ 同学：铅笔折断了 教师:铅笔折断是什么原因呢，难道是在水中化成两截了？ 同学：不是，是因为发生了折射 教师：好，非常好，看来同学们对于初中学过的反射和折射还是有一定印象的，那我们今天就再来深入地讨论光的反射和折射 2、新课讲解 （1）反射讲解 教师：阳光可以照亮水中的鱼草，水面也能出现太阳的倒影，这
说明光从空气射入到水面时一部分进入水中，一部分回到了空气中，……（反射和折射介绍） 教师：我们先来研究一下光的反射，当光从一种介质射入另一种介质表面时，会发生反射，老师先画界面上下分别为介质一，介质二，然后再画一条入射光线，现在有没有同学还记得初中所学愿意画一下反射光线？ 学生画图 教师：嗯，很好，……叫做反射定律，根据反射定律我们是不是可以先作一条法线，然后再法线的同一侧取相同角度是不是可以画出反射光线啦
第十一节反射光和折射光的偏振
§10.11 反射光和折射光的偏振 一、反射光和折射光的偏振 当自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要发生变化。其反射光是部分偏振光，反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多| 少)：折射光也是部分偏振光，平行入射面的分量(平行分量)比例大( | 多·少)。 随着入射角i变化，反射光、折射光的偏振度也变。 二、布儒斯特定律( Brewster Law) 1 布儒斯特角 设：入射角为i0,折射角为r0，若有i0＋r0＝900（反射光与入射光垂直），则：反射光是垂直于入射面的完全偏振光，折射光是平行于入射面的部分偏振光。 即当i = i0时，反射光是线偏振光(只有垂直分量)。 称i0为布儒斯特角(Brewster angle)或起偏角(polarizing angle)。 2 布儒斯特定律 若i0＋r0＝900 折射线? 反射线 则 由折射定律可知 是2介质对于1介质的相对折射率。 例n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)。 空气?玻璃 i0 = tg-1(1.50/1.00) = 56?18? 玻璃?空气 i ?0 = tg-1(1.00/1.50) = 33?42? 两角互余 满足布儒斯特定律时，折射光仍为部分偏振光( 平行分量多，垂直分量少)。此时，平行分量( | )全部折射，垂直分量(·)有反射有折射。 思考：(1)如何测量不透明介质的折射率？ (2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？ 三、用玻璃片堆起偏 玻璃片上表面反射，入射角是布儒斯特角(由空气?玻璃)； 玻璃片下表面反射，入射角也是布儒斯特角(由玻璃?空气)。 每反射一次，垂直振动(S)将反射掉一批，折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少， 经多片玻璃片反射，折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含| 振动)。 实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光，并减少反射损失。 实例：立体电影原理 四、其它的起偏方式 1 双折射法： 晶体是各向异性媒质，双折射晶体内原子按一定规律排列，使晶体在不同方向上，结构不同，性质不同，对光学而言，即光的传播速度各向异性。如由方解石制作的尼科尔棱镜。 2 晶体的二向色性
光的反射和折射
光的反射与折射 姓名 1、“五一”节，亮亮和家人一起去游玩，他站在美丽的青山湖旁,看到了:(1)岸上的花草，(2)水中的鱼，(3)游船在水中的倒影 (4)水中的 “白云”. 他看到的景物中,属于光的反射形成的是_________;属于光的折射形成的是_________(填序号). 2、下列事例中分别用到了什么光学知识，请填在题后横线上。 （1）激光引导掘进方向______________；（2）猴子水中捞月____________；（3）有经验的渔民叉鱼____________。 3．我国古代就有光现象的描述，如“捞不到的是水中月，摘不到的是镜中花”、“潭清疑水浅”．其中“水中月”、“镜中花”是光的________现象；“疑水浅”是光的______现象，该现象是光从_______中进入_______中所形成的． 4、当你漫步在池塘边，常会看到池塘中的“白云”和在“白云”中游动的鱼，这一现象的正确解释是：看到的“鱼”是由于光的____________形成的 象；看到的“白云”是光的____________形成的 象。 5、在如图中，MM’为空气和玻璃的界面，光的传播情况如图。入射角大小等 于 ，折射角大小等于 ，MM’的左侧是 （选填空气、玻璃） 6．一根筷子插入水中，如图所示。筷子在水里的部分，从水面上斜着看起来向上 折了，这是因为光从 进入 发生____ __的缘故。 光垂直照到水面时，进入水中的光的 不娈， 变小 7. 我国的语言文字丰富多彩，其中有许多语句蕴含了物理知识。请在下表中 填写所列语句涉及到的物理知识。 8．平静的湖面上倒映着美丽的白塔，在这里，…倒映的白塔?是 （ ） A ．白塔的影子． B ．白塔的实像． C ．比白塔略大的虚像． D ．与白塔等大的虚像． 9．当入射光线与平面镜夹角为20°，若保持入射光线方向不变，转动平面镜，使入射光线与平面镜夹角变为50°，则这过程中反射光线偏转角度为 （ ） A ．20°． B ．50°． C ．30°． D ．60° 10．下列现象中，属于光的反射现象的是 （ ） A ．看到插入水中的筷子向上弯折． B ．平静的水面上清楚地映出岸上的景物． C ．看到湖水的深度比实际的要浅． D ．小孔成像． 11．观赏水面风景照片时，总发现景物的“倒影” 比本身暗一些，这是由于：（ ） A ．“倒影”比真实景物的清晰度差 B ．人射水面的光线有一部分折射入水中 C ．光线被反射掉一部分 D ．冲洗照片质量有问题 12．图(8)所示是某同学画的潜望镜的示意图，使用这样的潜望镜看到物体AB 的像是 （ ） A ．放大倒立的实像． B ．缩小倒立的实像． C ．等大正立的虚像． D ．等大倒立的虚像． 13．下面哪个选项是使用了凸面镜的性质 （ ） A ．汽车的观后镜 B ．汽车的头灯 C ．太阳灶 D ．潜艇的潜望镜
了解光的特性(精)
每一种艺术形式都有它自己特有的表现手段。摄影家的表现手段是光，如果没有光，他们就会像雕塑家没有粘土或者画家没有颜料那样一事无成。 虽然摄影艺术在150多年的发展历程中，总是追随着绘画、文学等艺术形式之后而形成自己不同的流派与风格，特别别是近50年里，未来主义摄影、荒诞派摄影、剪辑派摄影、立体派摄影等等，都可以在形式上找到与姊妹艺术相通的地方，但是，与其姊妹艺术毕竟还是有所不同的。原因之一是摄影家充分发挥摄影独特的造型手段——光的语言。通过光，形成了他们自身的造型方式，决定了画面的表述意图；通过光，不仅区别于其他姊妹艺术，同时在摄影家之间，也产生了他们各自的艺术风格。 【没有任何一种艺术形式是完全独立于其他艺术形式之外的，所以摄影水平的提高往往仰仗于摄影师艺术修养水平的提高，历史上的摄影大师，往往精通多种艺术。然而，正是艺术形式的差异性才创造了绚丽多姿的艺术世界，一种艺术形式不同于其他艺术的特色正是其生命力的源泉。摄影是光的艺术，只有把握了这个本质，才能创造出不朽的作品。自动化的相机、几乎“万能”的PS技巧，都是获得好照片的辅助手段，既非必要条件也非充分条件，但把握好光线，是摄影的必要条件，有时候甚至能成为充分条件——一幅用光精到的作品本身，不管其他方面如何，总是值得欣赏。】 富有创造性的摄影家们常说，对光的认识是摄影家艺术才能中最重要的组成部分.光本身是以多种不同的形式表现的，摄影家可以从中选择最合适的形式来达到特殊的目的。光的这些形式是可以控制的，它们可以被用来在照片上明确地表现特定的被摄体的特性、概念和情绪。在摄影家能够充分利用光的巨大潜力以前，他们必须对光加以分析，了解光的各种特性，使自己熟悉光的各种作用和用途。 美国摄影家A·法宁格指出，对摄影家来说，光具有强度、质量和颜色三个主要性质。首先是强度。光的强度可以从亮到暗，这一点适用于任何光源。例如，在无云的天气里，中午的日光非常强，在风沙弥漫的天气里，光线昏暗。夜间可以说没有光。人工光源的强度，则随着灯的瓦数不同而有所变化。
大学物理实验光的偏振
实验27 光的偏振 一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。 二、实验原理 1、光的偏振状态 光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。 图27-4 椭圆偏振光
2、布儒斯特定律 反射光的偏振与布儒斯特定律 如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振 自然光 偏振光 1I 0 起偏器 检偏器 自然光 I ' 图a 偏振片起偏 图b 起偏和检偏 图27-6 偏振片 有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律 用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。θ 是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强 I 有变化，且转动到某位置时I ＝0，则表明入射 光为线偏振光，此时 θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成 设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 2 2212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位 差 12???-=?为几种特殊值的情况。 ①当π?k 2=?（ k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为
光学课程设计光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真
西安邮电大学 光学报告 学院：电子工程 学生姓名： 专业名称：光信息科学与技术班级：光信1103班
光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真 一、课程设计目的 1．掌握反射系数及透射系数的概念； 2．掌握反射光与透射光振幅和相位的变化规律； 3．掌握布儒斯特角和全反射临界角的概念。 二、任务与要求 对n1=1、n2=1.52及n1=1.52、n2=1的两种情况下，分别计算反射光与透射光振幅和相位的变化，绘出变化曲线并总结规律 三、课程设计原理 根据麦克斯韦电磁理论，利用电矢量和磁矢量来分析光波在两介质表面的反射特性，把平面光波的入射波、反射波和折射波的电矢量分成两个分量：一个平行于入射角，另一个垂直于入射角，对平面光波在电介质表面的反射和折射进行分析，推导了菲涅尔公式，并结合MATLAB研究光波从光疏介质进入光密介质，以及光波从光密介质进入光疏介质时的反射率、透射率、相位等随入射角度的变换关系。同时对光波在不同介质中传播时的特性变化进行仿真研究，根据仿真结果分析了布鲁斯特角、全反射现象及相位变化的特点。有关各量的平行分量与垂直分量依次用指标p和s来表示，s分量、p分量和传播方向三者构成右螺旋关系。 假设界面上的入射光，反射光和折射光同相位，根据电磁场的边界条件及S分量，P分量的正方向规定，可得Eis+Ers=Ets. 由着名的菲涅耳公式： rs=E0rs/E0is=-(tanθ1-tanθ2)/(tanθ1+tanθ2); rp=E0rp/E0ip=(sin2θ1-sin2θ2)/ (sin2θ1+sin2θ2); ts=E0ts/E0is=2n1cosθ1/n1cosθ1+n2cosθ2; tp=E0tp/E0ip=2n1cosθ1/n2cosθ1+n1cosθ2; 反射与折射的相位特性 1.折射光与入射光的相位关系 S分量与P分量的透射系数t总是取正值，因此，折射光总是与入射光同相位。 2.反射光与入射光的相位关系 1）光波由光疏介质射向光密介质 n1 第十三章 光 1.光的反射和折射 【学习目标】 1、掌握光的折射定律 2、了解介质的折射率与光速的关系； 3、掌握介质的折射率的概念． 【重点难点】 光的折射定律；测量光的折射率 【课前预习】 一、反射及反射定律 （1）光的反射：光从一种介质射到它与另一种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质的现象。（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。 二、折射及折射定律 （1）光的折射:光从一种介质照射到两种介质的分界面时，一部分光进入另一种介质的现象。 （2）折射定律：折射光线与入折射光线、法线处在同一平面内内，折射光线与入折射光线分别位于法线的两侧，入射角1θ与折射角2θ的正弦成正比，即122 1sin sin n =θθ （3）光路可逆性：在光的反射现象和折射现象中，光路都是可逆的。 三、折射率： （1）定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦值与折射角2θ的正弦值之比，叫该介质的绝对折射率，简称折射率，用n 表示。 （2）定义：2 1sin sin θθ=n （3）折射率与光速的关系：光在不同介质中的传播速度不同，且都小于光在真空中的传播速度；某种介质的折射率等于光在真空中的速度与光在介质中的速度之比，即v c n = 。 【预习检测】 1．光的反射定律：__________、__________和法线在同一平面内，并分居法线两侧，_______角等于___________角。 2．光的折射定律：________、_________和法线在同一平面内，并分 居法线两侧，________________与________________成正比。 3．某种介质的折射率等于光在___________中的传播速度c 与光在 ____________中的传播速度v 的比值，即n=__________。 4．如图所示，平面镜AB 水平放置，入射光线PO 与AB 夹角为30°， 当AB 转过20°角至A ′B ′位置时，下列说法正确的是 ( ) 西安邮电大学光学课程设计 课程设计名称：光波在介质中界面上的反射及透射特 性的仿真 一、课程设计目的 1．掌握反射系数及透射系数的概念； 2．掌握反射光与透射光振幅和相位的变化规律； 3．掌握布儒斯特角和全反射临界角的概念。 二、任务与要求 对n1=1、n2=1.52及n1=1.52、n2=1的两种情况下，分别计算反射光与透射光振幅和相位的变化，绘出变化曲线并总结规律。 三、课程设计原理 光在介质界面上的反射和折射特性与电矢量的振动方向密切相关。由于平面光波的横波特性，电矢量可在垂直传播方向的平面内的任意方向上振动，而它总可以分解成垂直于入射面振动的分量和平行于入射面振动的分量，一旦这两个分量的反射、折射特性确定，则任意方向上的振动的光的反射、折射特性也即确定。菲 p s m E E t E E r im tm m im rm m ,,,0000===涅耳公式就是确定这两个振动分量反射、折射特性的定量关系式。 （1）s 分量和p 分量 垂直入射面的振动分量- -s 分量 平行入射面的振动分量- -p 分量 定义：s 分量、p 分量的反射系数、透射系数分别为 （2）反射系数和透射系数 定义：s 分量、p 分量的反射系数、透射系数分别为 m E E t E E r im tm m im rm m ,,0000= == （3）菲涅耳公式 已知界面两侧的折射率21n n 、 和入射角1θ，就可由折射定律确定折射角2θ；进而可由菲涅耳公式求出反射系数和透射系数。绘出如下按光学玻璃（n=1.5）和空气界面计算，在21 n n <（光由光疏介质射向光密介质）和21n n >（光由光密 介质射向光疏介质）两种情况下，反射系数、透射系数随入射角1θ的变化曲线。 (a)光由光疏介质射向光密介质 (b)光由光密介质射向光疏介 反射光与入射光中s,p 分量的相位关系： （1）n1＜n2时，光疏入射光密 s 分量的反射系数s r ： 反射光中的s 分量与入射光中的s 分量相位相反； 反射光中的s 分量相对入射光中的s 分量存在一个π相位突变(rs ?=π)； p 分量的反射系数p r ： 在1θB θ范围内,p r <0，反射光中的p 分量相对入射光中的p 分量有π相位突变(rp ?=π)； （2）n1>n2时，光密入射光疏 s 分量的反射系数s r ： 《第5节光的反射和折射》教案 一、教学目标 （一）知识与技能 1、理解从实验推得光的反射定律的过程，能根据光的反射定律完成有关光路图。 2、理解平面镜成像规律的得出，理解虚像的物理意义。 3、能直接应用平面镜成像规律作出虚像，找出物和像的对应关系。 4、理解光的折射现象和折射定律；光的反射和折射中光路的可逆性。 （二）过程与方法 1.通过实验，观察光的反射现象。 2.体验和感悟我们是如何看不见不发光的物体的。 3.经历探究“光反射时的规律”，用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系，测量反射光线与法线、入射光线与法线的夹角，总结探究的结论，获得比较全面探究活动的体验。 4.通过观察，理解镜面反射和漫反射的主要差异。 （三）情感、态度与价值观 1、激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。 2、培养学生实验、观察、分析、解决实际问题的能力；培养学生热爱科学、探索真理、实事求是的严谨的科学态度和思维习惯；通过简介我国的水镜、铜镜的历史进行爱国主义教育。 3、在探究“光反射时的规律”过程中培养学生的科学态度。 二、教学重点 1、光的反射定律。 2、平面镜成像规律。 3、光的折射定律。 三、教学难点 1、光的反射定律的应用。 四、课时安排 1课时 五、教学准备 手电筒、铝薄、平面镜、光的反射演示器、废玻璃渣、凸面镜、凹面镜、烧杯水、铅笔、玻璃砖、盛水玻璃槽、有关课件 六、教学过程 新课导入： 设疑激趣：汽车上的观后镜为什么是突起来的？透过装有水的玻璃杯子，看手指为什么会变粗？潜水艇潜入水中后，如何能知道水面上的情况？潜望镜是如何让景物转弯到你的视野中的呢？ 新课讲解： 一、光的反射 光的反射：光从一种均匀物质射向另一种均匀物质时，在它们得分界面上会改变光的传播方向，又回到原物质中。 光的反射定律 实验：在桌面上放一盆水，用强光的手电筒照射到水面上. 实验现象：可以看到墙壁上有明亮的光斑. 师生共同活动得：光射到任何物体表面都能发生反射 ［师］光的反射有什么规律？在讲光的反射规律时，让我们先弄清几个光反射中的名词. ［幻灯片演示］让氦氖激光器发出的一束光线射在平面镜上，引导学生观察一点、两角、三线. 入射点：（O）入射光线与镜面上的接触点. 入射光线（AO） 反射光线（OB） 法线（ON）：通过入射点且垂直于镜面的直线. 入射角（i)：入射光线与法线的夹角. 反射角（r)：反射光线与法线的夹角. 课题名称光的折射设计人夏强生源模环初中 教学分析重 点 光的折射现象和初步规律关 键 点 通过一系列光由一种介质射入另一种介 质光线的传播方向的变化实验，对照光的 反射定律，归纳总结出光的折射定律。难 点 光的折射的规律初步理解 学习效果 会描述光的折射现象，能辨别入射光线、反射光线、折射光线等。说出光的折射定律的内容，会区分光线从水中、玻璃中以及从空气中射入另一种介质中是，光发生折射时，折射光线的变化情况。会画折射光线并能解释一些折射现象。 教学 流程 教师引导学生活动设计意图新 课引入 让学生将一根筷子斜插入到一个盛 有水的碗里。让学生观察并描述所看的现 象。 再将筷子拿出水面，对比筷子分别在 水中和在空中的变化情况。 将将一根筷子插入到一个盛有水的 碗里，再将筷子取出水面，观察描述 所看的现象。 由观察到的现象 设问，引出新课： 光的折射。 新课教学活动一：教师演示学生实验，并让学生分 组做实验：让一束光线斜射入水面，观察 光线进入水面以后的传播情况。并在学案 上把所观察到的光线变化情况画出来。 （教师边演示边强调实验注意点： （在黑板上事先准备下图界面） 教师将学生所做的实验现象现场用 数码相机将其拍摄下来，传倒电脑中在学 生面前展示。 空气 ————— 水————— ————— 教师让学生仔细观察，光线从空气中 进入水中变化。 引出光的折射的定义。 让学生在原来所作的图上，作出反射 光线。 对照光的反射，标出所作图上的光线 的名称以及入射角、反射角和折射角。 并随机选取1到3位学生所作的图进 行实物投影展示，让其他同学与其进行对 分组实验，并将所观察到的光线的传 播情况在图上作出。 空气 ————— 水————— ————— 光线的传播方向发生了改变。 光从一种介质斜射入另一种介质中 传播方向发生改变的现象，叫做光的 折射。 在原来所作的图上，作出反射光 线。 对照光的反射，标出所作图上的 光线的名称以及入射角、反射角和折 射角。 在作图中复习光 的反射定律。 对光发生折射时 各部分基本元素 进行认知和掌 反射光与折射光的偏振 自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时，由于反射率和折射率与光的振动方向有关，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特殊情况下，反射光将是线偏振光。 用E P 表示平行于入射面的电矢量振动的振幅，E P1、E ’P1、E ’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅；i 表示入射角，r 表示折射角，则根据菲涅耳公式（参见“菲涅耳公式”），反射比 ,) tan()tan(p1p1p r i r i E E r +-='= （1） 透射比 ). cos()sin(cos sin 2p12 p p r i r i i r E E t -+== (2) 用S E 表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,1S E 、1S E '、2S E 分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅，则反射比 ,) sin()sin(11r i r i E E r S S S +--='= （3） 透射比 ). sin(cos sin 212r i i r E E t S S S +== （4） 由（1）式可知，当 2π =+r i 时，0/11P ='E E P 。这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即反射光成为垂直于入射面的线偏振光。所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。这时的入射角i 叫做偏化角，通常用p i 表示。 由于r r n i n r i s i n ,s i n s i n ,22p 1p ==+π p c o s i =，所以 .arctan ,tan 1 2p 12p n n i n n i == （5） 反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验 实验科目：光的反射、折射定律，折射率的测量，光的偏振、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、1/4波片、反射光的偏振态，布儒斯特角。 反射光的偏振特性与布儒斯特角 实验目的： 1）用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。 2）测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。 3）通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。 4）用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。 实验原理： 一、棱镜材料的折射率的测量 当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如下图。 sini/n 同理出射角γ为sinγ= sini/n （1） / 可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/， 此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2 而A=γ＋i/=2γγ=A/2 由（1）式可得： n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) 因此，只要我们测量出δmin，就可得到材料相对于该测量光的折射率n。 二、偏振光 光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。 在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 在本实验中，我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。 偏振光的数学描述： 对于线偏振光和椭圆偏振光，在数字上我们常用两个垂直振动的合成来描述。在以光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E分解成Ex和Ey，它们是同频ω，假设相位相差δ，振幅分别为Ex和Ey，即 Ex=AxCosωt Ey=AyCos（ωt＋δ） 消去t，上式可变成 E X2/A X2+E Y2/A Y2-2E X E Y/A X A Y COSδ=SIN2δ 这是一个椭圆的方程 当δ=0或π时，sinδ=0 cosδ=1 上式为 E X2/A X2+E Y2/A Y2±2E X E Y/A X A Y =0 E X=±A X E Y/A Y 这是一个线性方程：斜率为±A X/A Y ：振幅为（A X2+A Y2）1/2 它代表一束线偏振光 当δ=±π/2时，sin2δ=1 cosδ= 0 椭圆方程变为：E X2/A X2+E Y2/A Y2 = 1 这是一个标准的椭圆方程，其主轴在X、Y方向。 当A X=A Y时，就是一个圆的方程，代表一个圆偏振光。 垂直合成分析法与我们在力学的分析中所用到的力的合成与分解有些相似，这种分析方法在偏振光的分析中十分实用和有效，下面我们用该方法来分析波片的作用。 波片是一种采用具有双折射现象的材料（如方解石晶体，石英晶体等）按一定技术要求加工而成的光学元件。这种材料具有这样一种光学特性：及当一束光进入这种材料时可能会分成两束，这两束光的传播方向、振动方向和速度将有所不同，一束符合我们所知道的折射定律，如垂直入射时光束方向不变，但另一束却不符合这个规律。我们分别将这两束光称为O光和E光，对应的折射率分别为n o和n e。在这种晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。波片在加工时，将使通光表面平行于光轴，即入射光将垂直于光轴进入波片。下面我们来看一下，一束线偏振光经过这样一个波片会发生什么情况。 现在假设一束线偏振光以偏振方向同波片光轴成θ角的状态垂直入射于波片。这时会发生一种比较特殊的双折射现高中物理 第十三章 第一节 光的反射和折射学案 新人教版选修3-4
2光波在介质中界面上的反射及透射特性的仿真
浙教版-科学-七年级下册-《第5节 光的反射和折射》教案B
光的反射和折射(光的折射)
反射光与折射光的偏振
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验