大学物理中的光的偏振问题

光的偏振问题是大学物理中一个重要且深奥的话题。光的偏振现象

在自然界和科技应用中都有着广泛的应用。本文将从光的偏振现象的

基本概念开始介绍，然后探讨光的偏振原理和相关实验，最后讨论光

的偏振在生活和科技中的应用。

一、光的偏振概述

光是一种电磁波，具有波动性和颗粒性。光的偏振是指光波传播过

程中电场矢量振动方向的固定性。光波不同于机械波，其电场矢量在

垂直于传播方向的平面内振动，我们把这个平面称为偏振方向。光的

偏振可以通过偏振片进行实验观察，常见的偏振片有线性偏振片和圆

偏振片。

二、光的偏振原理

光的偏振原理可以通过振动模型和波动理论来解释。在振动模型中，光被认为是垂直于传播方向的电场和磁场的振动。假设光是垂直于传

播方向的电场振动的话，我们可以把光的偏振方向定义为电场矢量的

振动方向。而在波动理论中，光波被认为是由电场和磁场相互作用产

生的。

三、光的偏振实验

为了观察和测量光的偏振，科学家们开展了一系列实验。其中最经

典的实验是马吕斯实验。马吕斯实验利用了偏振片和光的干涉现象。

通过调整偏振片与光光路之间的相对角度，可以观察到不同偏振方向的亮度变化。通过这种实验可以研究光的偏振现象和性质。

四、光的偏振应用

光的偏振在生活和科技中有许多应用。其中应用最广泛的就是偏振光的显示技术。液晶显示器、3D电影和太阳镜等都是利用了偏振光的特性来实现对光的控制。此外，在光通信、光纤传感等领域，光的偏振也起着重要的作用。光的偏振还可以应用于显微镜、天文学和生命科学等领域，为科学研究和技术发展带来了诸多便利。

综上所述，光的偏振是一个涉及物理学基础理论和实验应用的重要课题。通过理论和实验的研究，我们可以更好地理解光的偏振现象以及其在生活和科技中的应用。光的偏振问题的深入研究将为我们揭示光传播和相互作用的更多奥秘，并为光学科学的发展提供更多的可能性。

大学物理光的偏振与反射

大学物理光的偏振与反射光是一种波动现象，具有振动方向的特性，称为偏振。光的偏振与反射是大学物理中一个重要的概念。本文将就光的偏振与反射的原理和应用进行探讨。一、光的偏振原理 1.1 光波的横波性质光是一种电磁波，具有横波性质。横波的振动方向垂直于波的传播方向。这使得光具有受到偏振的可能性。 1.2 光的振动方向光波的振动方向可以在任意平面内。我们可以将光波的振动方向与平面垂直的方向定义为s方向，与平面平行的方向定义为p方向。在光的偏振中，通常关注s和p方向的振动。 1.3 偏振器偏振器是一种能够选择性地传递或阻挡某个方向偏振光的器件。常见的偏振器有偏振片和偏振板。二、光的反射与偏振 2.1 反射光的偏振当光在介质表面发生反射时，反射光的振动方向将与入射光发生改变。反射光中的振动方向决定了光的偏振状态。

2.2 垂直入射光的偏振当光垂直入射时，反射光在平面上产生偏振。这种偏振状态称为s 偏振，它的振动方向与入射光垂直。 2.3 斜入射光的偏振当光斜入射时，反射光在平面上产生两种偏振：s偏振和p偏振。s 偏振的振动方向与入射光垂直，p偏振的振动方向与入射光平行。三、光的偏振应用 3.1 偏振片的应用偏振片广泛应用于光学仪器和光电子设备中，如液晶显示器和偏振镜等。通过调节偏振片的角度，可以改变光的偏振状态，实现液晶显示器的图像显示和光强的控制。 3.2 光的偏振与3D技术光的偏振在3D技术中也起到重要作用。通过使用偏振器将左右眼所看到的图像分别偏振处理，然后戴上对应的偏振眼镜，左右眼只接收到对应偏振方向的图像，从而产生立体感。 3.3 光的偏振与天文观测光的偏振在天文观测中有着广泛的应用。通过检测天体的偏振光，可以获取关于恒星、行星和星系等天体的重要信息，如它们的物质构成、磁场性质等，有助于天文学家深入研究宇宙的奥秘。总结：

大学物理基础知识光的偏振与光的介质

大学物理基础知识光的偏振与光的介质光是一种电磁波，它具有特定的波长和频率。然而，光波并不是在一个固定的方向上振动的，它可以在不同的方向上振动。这与光的偏振性质有关。在光的传播过程中，光波的振动方向可以沿着任意方向，也可以分解为两个垂直方向上的振动。本文将探讨光的偏振及其与光的介质之间的关系。一、光的偏振光的偏振是指光波振动方向的特性。根据振动方向与光传播方向之间的关系，光的偏振可以分为不同类型。 1. 线偏振线偏振是指光波振动方向沿着直线的偏振。当光波的振动方向沿着一个特定的方向时，我们称之为线偏振。线偏振可以进一步细分为水平偏振和垂直偏振两种类型。 2. 圆偏振圆偏振是指光波振动方向按照圆周轨道进行偏振。在圆偏振的情况下，光波振动方向绕着传播方向旋转。 3. 椭偏振椭偏振是指光波振动方向按照椭圆轨道进行偏振。椭偏振是线偏振和圆偏振的组合，振动方向在垂直于传播方向的平面上形成一个椭圆。二、光的介质

光的介质指的是光传播的媒介，包括空气、水、玻璃等物质。光在不同介质中的传播速度和偏振性质都会发生变化。 1. 光在介质中的传播速度电磁波在介质中的传播速度会发生变化，这是由于介质中的原子和分子与电场的相互作用导致的。根据电磁波理论，光在真空中的速度为光速，即约为3.0×10^8米每秒。然而，在不同介质中，光的传播速度会降低。这是因为介质中的原子和分子对电场的响应时间较慢，导致传播速度减小。 2. 光的偏振性质在介质中的变化光的偏振性质在介质中也会发生变化。根据介质的性质，光的偏振方向可能会旋转或发生偏移。 2.1 法布里-珀罗兹法则光在介质中的传播受到介质的吸收、散射和折射等因素的影响，其偏振方向可能发生改变。根据法布里-珀罗兹法则，当光从一个介质射入另一个介质时，入射角、折射角和偏振方向之间存在特定的关系。这一定律为解释光在介质中的偏振性质提供了基础。 2.2 偏振介质和非偏振介质介质可以分为偏振介质和非偏振介质两种类型。偏振介质具有选择性地吸收或透射特定方向上的振动光，而非偏振介质对所有方向上的光都具有相同的吸收或透射能力。

《大学物理》光的偏振现象的研究实验

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。当自然光射到偏振片上时，振动方向与透振方向垂直的光被吸收，振动方向与透振方向平行的光透过偏振片，从而获得偏振光。自然光透过偏振片后，只剩下沿透光方向的光振动，透射光成为平面偏振光（见图2所示）。马呂斯定律：若在偏振片P 1后面再放一偏振片 P 2，P 2就可以用来检验经P 1后的光是否为偏振光，即P 2起了检偏器的作用。当起偏器P 1和检偏器P 2的偏振化方向间有一夹角，则通过检偏器P 2的偏振光强度满足马呂斯定律：（1）当θ= 时，I=I 0，光强最大；当θ= 时， I =0，出现消光现象；当θ为其它值时，透射光强介于0～I 0之间。双折射起偏：某些单轴晶体（如方解石和石英等）具有双折射现象。当一束自然光射到这些晶体上时，在界面射入晶体内部的折射光常为传播方向不同的两束折射光线，这两束折射光是光矢量振动方向不同的线偏振光。其中一束折射光，称为寻常光（或O 光）；另一束折射光，其振动在内，称为非常光（或e 光），如图3所示。研究发现，这类晶体存在这样一个方向，沿该方向传播的光，该方向称为光轴。３. 1/2波片、1/4波片，圆偏振光和椭圆偏振光当平面偏振光垂直入射到厚度为d ，表面平行于自身光轴的单轴晶片时，o 光和e 光沿同一方向前进，但传播速度不同，因而会产生位相差，在方解石（负晶体）中，e 光速度比o 光快，而在石英（正晶体）中，o 光速度比e 光快。因此通过晶片后两束光的光程差和位相差分别为： d n n e o )(-=δ d n n e o )(2-⋅=∆λπ （2）式中，λ为光在真空中的波长，o n 和e n 分别为晶片对o 光和e 光的折射率。

大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象

大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象在大学物理中，光是一个重要的研究对象。它的性质和现象被广泛研究和应用。其中，光的偏振现象是一个引人注目的课题，它与光的振动方向密切相关。本文将对大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象展开论述。一、光的偏振光的振动方向光是一种电磁波，具有电场和磁场的振动。在传播过程中，光的电场和磁场垂直于传播方向，在空间中形成一个电矢量和磁矢量的交叉振动。这种交叉振动的方向就是光的偏振方向，也称为光的振动方向。光的振动方向可以在不同平面上进行，我们称之为线偏振光。常见的线偏振光有水平偏振光、垂直偏振光、左旋偏振光和右旋偏振光。水平偏振光和垂直偏振光的振动方向分别沿着水平和垂直的方向，左旋偏振光和右旋偏振光的振动方向则绕着传播方向旋转。二、光的偏振现象光的偏振现象指的是光在与物体接触或经过物质介质时，会发生振动方向的改变。这一现象主要与介质的性质以及光的入射角度有关。 1. 介质的探测性质介质对光的振动方向的选择性吸收作用称为偏振。不同的介质对不同方向的振动光有不同的吸收度，导致振动方向被选择性地吸收和消

除。光通过经过介质后，原本包含各个方向振动的非偏振光变成了具有特定振动方向的偏振光。 2. 偏振器为了研究和应用偏振光，人们设计了偏振器来选择或产生具有特定振动方向的光。偏振器是一种能够透过特定方向光的光学装置。通过偏振器，我们可以选择性地得到特定方向的偏振光。 3. 双折射某些物质在光的传播过程中会改变其折射率，导致光的传播速度和波长的变化。这种现象被称为双折射。双折射现象使得经过此类物质的光出现了两个不同的折射光线，其振动方向也会发生变化。三、光的偏振现象的应用光的偏振现象在生活和科学研究中有着广泛的应用。 1. 偏振光在偏振镜中的应用偏振镜是一种光学器件，能够透过或者阻挡特定方向的偏振光。偏振镜应用于太阳镜、摄影镜头等领域，能够有效减少光的反射和折射，提高图像的清晰度。 2. 光的偏振在液晶显示技术中的应用液晶显示屏的原理就是利用光的偏振和双折射现象。通过施加电压改变液晶内部的排列结构，控制光的偏振方向，以实现图像的呈现。 3. 光的偏振在光通信中的应用

大学物理光的偏振

大学物理光的偏振光在传播过程中，电矢量在垂直于传播方向上的两个相互垂直的分量分别称为水平分量H和垂直分量V，偏离这两个垂直分量的光波称为偏振光。光波的偏振现象在光学中具有重要的应用价值。自然光：具有垂直于传播方向的上、下两个偏振分量，两分量均在垂直于传播方向的平面内振动。椭圆偏振光：在垂直于传播方向的平面内，除有一个与传播方向垂直的振动分量外，尚有与传播方向成一定夹角的振动分量。圆偏振光：在垂直于传播方向的平面内，两个相互垂直的振动分量都与传播方向成一定夹角，且相位差为π/2。尼科耳棱镜：其作用是将入射光从其他偏振状态转变成透过偏振片后的直线偏振光。渥拉斯顿棱镜：其作用是将入射的非偏振光分成两束相干光波，其中一束光的振动方向与入射光的振动方向垂直，以透射光的形式出现；另一束光的振动方向与入射光的振动方向平行，以反射光的形式出现。当两束偏振方向平行的线偏振光经过一个偏振片后，透射光为线偏振

光，其偏振方向与入射光的偏振方向一致；当两束偏振方向垂直的线偏振光经过一个偏振片后，透射光为暗条纹。当两束线偏振光的偏振方向既不平行也不垂直时，透射光将出现明暗相间的条纹，这种条纹称为椭圆偏振光的干涉条纹。当两束椭圆偏振光的旋转方向相反时，透射光仍将出现明暗相间的条纹，且旋转方向相反。当两束椭圆偏振光的旋转方向相透射光将出现圆偏振光的干涉条纹。在物理学中，光的干涉是一个非常重要的概念，它描述了两个或多个光波叠加时产生的明暗条纹和相消干涉的现象。这个概念最早由英国物理学家托马斯·杨在19世纪初提出，后来被广泛应用到光学、波动力学和其他领域。光的干涉现象可以被分为两类：时间域干涉和空间域干涉。时间域干涉指的是两个或多个光波在时间上同步抵达某一点，而空间域干涉则指的是两个或多个光波在空间中不同位置的叠加。干涉现象的原理在于，当两个或多个光波的波峰或波谷完全重叠时，它们会相互增强，产生明亮的干涉条纹。而当波峰与波谷相遇时，它们会相互抵消，产生暗的干涉条纹。这种明暗条纹的形成是干涉现象的核心。在实验中，我们通常会使用一些设备来产生干涉现象，比如双缝干涉

大学物理偏振光实验报告

大学物理偏振光实验报告大学物理偏振光实验报告引言：光是一种电磁波，它在空间中传播时具有振动方向。而偏振光则是指光波中的电场矢量在特定方向上振动的光。物理学家发现，光的偏振性质对于理解光的本质以及应用于各个领域都具有重要意义。本实验旨在通过观察偏振光的特性，深入了解光的偏振现象。实验一：偏振片的特性实验中，我们使用了一块偏振片和一束自然光源。将偏振片放在光路中，我们观察到光线的亮度明显降低，这是因为偏振片只允许某个特定方向的光通过，其他方向的光被吸收或者散射。通过旋转偏振片，我们发现光的亮度随着角度的变化而改变，这表明偏振片只允许特定方向的光通过。实验二：马吕斯定律的验证马吕斯定律是描述偏振光传播的重要定律。为了验证该定律，我们使用了两块偏振片。将第一块偏振片称为偏振器，将第二块偏振片称为偏振分析器。我们发现，当偏振器和偏振分析器的振动方向相同时，透过偏振分析器的光亮度最大。而当两者的振动方向垂直时，透过偏振分析器的光亮度最小。这验证了马吕斯定律，即光的偏振方向与偏振分析器的振动方向垂直时，光的强度最小。实验三：双折射现象双折射是指某些晶体在光传播过程中会发生折射现象，光线被分为两束，并且沿不同方向传播。为了观察双折射现象，我们使用了一块双折射晶体和一束线偏振光。当线偏振光通过双折射晶体时，我们观察到光线被分为两束，并且沿

不同方向传播，这是由于晶体内部的结构导致光的振动方向发生了变化。通过旋转双折射晶体，我们发现两束光的强度随着角度的变化而改变，这进一步验证了双折射现象的存在。实验四：偏振光的应用偏振光在实际生活中有着广泛的应用。例如，在太阳镜和墨镜中，通过使用偏振片来过滤掉反射光和散射光，减少眩光的影响。此外，偏振光还在光学仪器、显示器和通信技术等领域中有着重要的应用。通过研究偏振光的特性，我们可以更好地理解和应用光学原理。结论：通过本次实验，我们深入了解了偏振光的特性。我们通过观察偏振片的特性、验证马吕斯定律、观察双折射现象以及了解偏振光的应用，加深了对光的偏振性质的理解。偏振光在光学研究和应用中具有重要意义，通过进一步的研究和实验，我们可以更好地利用偏振光的特性，推动光学技术的发展。总结：本次实验通过观察偏振光的特性，验证了马吕斯定律，观察了双折射现象，并了解了偏振光的应用。通过这些实验，我们对光的偏振性质有了更深入的理解，并且认识到偏振光在光学研究和应用中的重要性。通过继续深入研究和实验，我们可以进一步探索光的偏振现象，为光学领域的发展做出更大的贡献。

大学物理实验光的偏振思考题答案

大学物理实验光的偏振思考题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

1、首先，光强的计算并不是利用合成矢量来计算的，光强与振幅的平方成正比，振幅即矢量的模；其次，不论是人眼还是探测器，都不可能接收瞬时光强，即光矢量的振幅大小；最重要的一点，矢量的合成是有条件的，这一点物理光学中有很详细的解释，即必须是相干光才能合成，而自然光一般为非相干光。非相干光的光强叠加只是不同光线光强的简单叠加。因而，只要有光线，光强恒大于0。但相干光与此不同，会有等于0的情况。 2、因为其不是偏振光，所以光强I不发生变化。 3、光的偏振实验中，如果在一组相互正交的偏振片之间插入一块半波片，使其光轴和起偏器的偏振轴平行，则透过检偏器的光斑还是暗的。因为经过起偏器后的线偏振光的偏振方向与波片光轴平行，与波片光轴垂直方向没有分量，此时不发生双折射效应，经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，所以消光。将检偏器旋转90度后，光斑的亮暗有变化，变亮，因为经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光，检偏器旋转90度后正好与线偏振光振动方向一致。这个问题的关键在于波片的光轴和起偏器偏振轴平行，线偏振光经过后不改变偏振方向。我们知道线偏振光经过1/2波片偏振方向是要关于光轴（或者快轴，或者慢轴）对称的。当线偏振光偏振方向平行或者垂直与快轴或者慢轴时，波片不起改变偏振态的作用，不仅1/2波片如此，其它波片也这样。 4、用一个偏振片就能分辨。当自然光通过偏振片时，无论偏振片怎么旋转或者是静止（以光的传播方向为轴）光的强度都不会发生变化。当圆偏振光通过偏振片时，保持偏振片不动，你会发现光的强度呈周期性变化，而且会出现消光。当圆偏振光与自然光的混合光通过偏振片时，保持偏振片不动，你也会发现光的强度呈周期性变化，但不会出现消光。 2

物理光学干涉衍射与偏振问题

物理光学干涉衍射与偏振问题干涉衍射和偏振是物理光学领域中的两个重要问题。本文将从理论和实验两个方面讨论干涉衍射和偏振现象，并探讨其在实际应用中的重要性。一、干涉衍射的定义和原理干涉衍射是光波传播过程中遇到透光物体或光波相互作用产生的现象。干涉是指光波的两个或多个部分发生相互作用，产生干涉条纹，从而改变光波的波动性质。衍射是指当光波通过一个孔或经过物体边缘时发生弯曲扩散。干涉衍射的原理可以用以下两个现象解释：叠加原理和相位差。叠加原理即各个光波达到的点的光强是各个光波的叠加结果。相位差则指的是波的起始点到达某一点的过程中，各个波长所形成的相位差。当干涉条件满足时，波峰和波谷相遇，光波会相互增强，形成明暗相间的干涉条纹。二、干涉衍射的应用干涉衍射在现实生活中有着广泛的应用。其中包括： 1. 激光干涉仪：利用干涉条纹的特性，通过激光仪器进行精密测量。 2. 干涉光栅：利用入射光波经光栅衍射产生的干涉现象，进行波长分析和频率分析。 3. 光学显微镜：利用干涉衍射现象来增强显微镜的分辨率。

4. 光波导技术：通过控制光的干涉来实现光信号的传输和分析。三、偏振光的定义和原理偏振是指光波的振动方向不是在所有方向上都均匀分布的现象。偏振光可以通过偏振器来产生，偏振器是一个光学器件，可以选择性地传递或阻挡特定方向上的光波。偏振光的原理可以通过振动方向和波长方向的关系来解释。光的振动方向与光波的传播方向垂直时，称为正交振动。而偏振器只能允许振动方向与光波传播方向相同的光通过，因此只有满足偏振器方向的光可以通过，其他光会被阻挡。四、偏振光的应用偏振光在许多领域中有着广泛的应用。以下是几个示例： 1. 光学显微镜：通过使用偏振光，可以增强显微镜的图像对比度。 2. 液晶显示器：液晶分子只能让特定方向上的光通过，所以液晶显示器可以通过改变电场来控制光的偏振方向。 3. 拍摄滤镜：摄影中使用的偏振滤镜可以减少反射和增加对比度。 4. 3D电影：通过使用偏振镜片，可以实现立体影像的效果。综上所述，干涉衍射和偏振是物理光学中不可忽视的两个问题。它们不仅具有重要的理论意义，还有着广泛的应用前景。研究和应用干涉衍射与偏振问题可以推动光学领域的发展，为实际生活中的各个领域带来更多的创新和进步。

大物二NO.4答案

《大学物理AII 》作业 No.4 光的偏振班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．横波具有偏振性，纵波不具有偏振性。解：由横波、纵波、偏振定义P91可得。 [ T ] 2．偏振片让平行于偏振化方向的电场分量通过，吸收垂直于这个方向的电场分量。解：由偏振片性质P94知。 [ F ] 3．自然光入射到介质分界面时，如果入射角大于它的布儒斯特角，则反射光为线偏振光。解：由光入射到介质分界面时形成反射、折射的起偏规律P95知。 [ T ] 4．双折射晶体中，光沿光轴方向传播，不发生双折射现象。解：由双折射晶体中光轴定义P96知。 [ T ] 5．光是一种电磁波，我们把电场强度矢量称为光矢量。解：由P90只有电场强度矢量引起视觉和感光作用知。二、选择题： 1．如图所示的偏振片可以得到偏振化方向平行于y 轴的偏振光。当自然光入射时，将偏振片绕如图所示的光传播的方向顺时针转动︒40，通过偏振片的光强是： [ ] (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能确定解：因自然光是非偏振光，故将偏振片绕如图所示的光传播的方向顺时针转动︒40，并没改变自然光振动方向与偏振片偏振化方向关系，故光强不变。故选C 2．当第三块偏振片以45º插入两块偏振方向正交的偏振片时，会有部分的光出射。如果不是用单一的一块45º偏振片插入，而是中间插入N 块偏振片组，每片的偏振化方向平均转过90º/（N+1）。 [ ] (A) 没有光出射 (B) 出射的光更少 (C) 出射的光一样多 (D) 出射的光更多解：设两块偏振方向正交的偏振片放置在 x 方向y ，自然光入射，则当第三块偏振片以45º插入时由偏振片起偏规律和右偏振化方向关系有自然光通过偏振片1后光强为： 2 1I I = 强度为1I 线偏振光通过偏振片2后光强为：（马吕期定律） )45(cos 2 )45(cos 20 212︒= ︒=I I I 强度为2I 线偏振光通过偏振片3后光强为： )45(cos )45(cos 2 )45(cos 220223︒︒= ︒=I I I 80I = 若中间插入N 块偏振片组，每片的偏振化方向平均转过90º/（N+1），由偏振片起偏规律和 y x ︒45

大学物理学-光的偏振教案

的方向始终在一个平面中，若迎着光传播的方向看，在垂直传播方向的平面内，只有一个方向有振动，其他方向没有。线偏振光又称平面偏振光。（2）振动面：光矢量的振动方向和传播方向组成的平面。例，上面图中的xoz 面。线偏振光的表示如下 2、非偏振光——自然光：（1）普通光源发的光是自然光。普通光源中每个原子所发出的光的位相关系及振动方向都是随机的，所以普通光源发的光不是偏振光，而是自然光。（2）自然光:具有各个方向的光振动，且其间又无固定的位相关系的光。自然光的表示方法为（3）分解自然光在各个方向上都有振动，其中每个振动都可以分解为两个相互垂直的振动。例如，一个振幅为a 的振动可分解为 θcos a a x = θsin a a y = 一般,y x a a ≠。设各个振动分别分解为 x a 1，x a 2，…；y a 1，y a 2，。再把它们按x 分量和y 分量加起来，即得自然光在x 方向和y 方向上的投影 ∑∑==iy y ix x a A a A 此时，y x A A =，( 各振动没有优势方向。)注：这个结果与坐标系无关，（当 xoy 转到''oy x 时，同样有''y x A A =） θ X a y a x a

自然光可分作两个相互垂直的、振幅相等的、不相干的线偏振光。问题：能不能把这两个光矢量进一步合成一个线偏振光或椭圆光？（4）强度关系： y x A A = ∴ y x I I = 若自然光的强度记为I ，则 y x I I I +=， 2 I I I y x = =。因此，若有两个光矢量相互垂直，位相无关联的线偏振光，且强度都等于自然光强度的一半，则可以用来代替自然光。 3、部分偏振光：介于完全偏振光与非偏振光（自然光）之间的“一般情形”。（1）部分偏振光：一个方向振动较弱，而另一方向振动较强的光。部分偏振光的表示是（2）分解后，有 y x A A ≠ 部分偏振光可分作两个相互垂直的、振幅不相等的、不相干的线偏振光。部分偏振光可以看作是由一个完全偏振光和一个自然光混合起来组成的。例1：晴朗蔚蓝色的天空中所散射的日光多是部分偏振光，散射光与入射光的方向越接近垂直，散射光的偏振度越高。例2：南北极探险中所用的“太阳罗盘”− 利用被散射的太阳光的偏振性以分辨方向。例3：蜜蜂的眼睛里有对偏振敏感的器官。蜜蜂就是靠来自天空的光的偏振性来决定在蜂巢与花粉源之间的飞行方向的。 §14.2 起偏与检偏马吕斯定律一、起偏与检偏(只考虑线偏振光) 1 起偏：把自然光变成偏振光。起偏器：用作起偏的仪器。例如，偏振片，双折射晶片等。当自然光通过起偏器时，它可使自然光只剩下一个方向的振动，而另一个方向的振动则被吸收。当偏振光入射时，偏振器也只是让偏振光中沿其透光轴方向上的分量通过。 2.检偏：用偏振器来检查某入射光的振动状态或偏振状态。

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偏振片 P 1P 2 I 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(2211ϕωϕω+=+=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 2212ϕϕϕϕ-=--+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 12ϕϕϕ-=∆为几种特殊值的情况。 ①当πϕk 2=∆（k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为

大学物理实验报告系列之偏振光的分析

实验名称偏振光的分析实验目的 1．观察光的偏振现象,巩固理论知识,加深对光的偏振现象的认识; 2．学习直线偏振光的产生与检验方法,了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法; 实验仪器 He-Ne激光器、光具座、偏振片两块、的1/4波片两块、玻璃平板及刻度盘、白屏等; 实验原理 1．光的偏振状态偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用;它是横波的重要特性;光在传播过程中,若电矢量的振动只局限在某一确定平面内,这种光称为直线偏振光,又叫平面偏振光因其电矢量的振动在同一平面内；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变,即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆,这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势,而在和它正交的方向上最弱,各方向的振动无固定的位相关系,这种光称为部分偏振光; 2.直线光,圆偏光,椭圆偏振光的产生; 直线偏振光垂直通过波片的偏振状态

3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤

实验内容 1．测定玻璃对激光波长的折射率2．产生并检验圆偏振光 3．产生并检验椭圆偏振光数据表格与数据记录波长为时玻璃对于空气的相对折射率为; 现象：两次最亮,两次消光;结论：圆偏振光如果使检偏器的透振方向与暗方向平行,1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行; 现象：两次亮光,两次消光结论：椭圆偏振光现象：两最亮,两次消光结论：线偏振光小结与讨论 1.实验测的了时玻璃对空气的折射率为;

2. 单色自然光经过起偏器和检偏器,旋转检偏器一周,发现光电流相应出现两次消光现象,是分析其原因; 答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为 2π和3 π 时,根据马吕斯定律θ20cos I I =可知,出现两次光强为零的情况,即光电流出现了2次消光现象; 3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作,搞清了几种偏振光的区别,以及怎样得到他们;

光的偏振知识点

光的偏振知识点光是一种电磁波，具有传播速度快、波长短、频率高等特点。而光的偏振则是指光波在传播过程中，分子、原子或介质结构的作用下，沿特定方向振动的现象。光的偏振知识点，即是关于光的偏振性质、偏振状态以及相关应用方面的知识。一、光的偏振性质光的偏振性质指的是光波在传播过程中，只在一个特定的方向上振动。常见的光偏振方式有线偏振、圆偏振和椭圆偏振。 1.线偏振：线偏振光是振动方向保持不变的光，光波在一个平面上振动。线偏振光可以通过偏振片进行筛选，只允许特定方向的线偏振光通过。 2.圆偏振：圆偏振光是振动方向形成一个圆周的光，光波在传播过程中的振动方向呈现旋转。圆偏振光可以用波片产生。 3.椭圆偏振：椭圆偏振光是振动方向沿椭圆轨迹变化的光，它可以看作是线偏振光和圆偏振光的叠加。椭圆偏振光的振动方向和振幅都在变化。

二、产生光偏振的原因光波的偏振形式，与光波的产生以及传播介质的性质有关。 1.自然光的偏振：自然光是指无特定偏振方向的光。它可以通过散射、发射和吸收等过程产生，并不具备特定的振动方向。 2.偏振片的作用：偏振片是由一系列有机分子或无机晶体构成，具有选择性地吸收特定方向上的光。通过偏振片的作用，可以将自然光转化为线偏振或通过调节片的角度转化为圆偏振光。 3.介质的作用：某些介质具有选择性吸收不同方向上的光，影响光的偏振状态。例如，光在水平方向传播时，会因为大气中悬浮的空气分子的散射作用而发生线偏振的变化。三、光偏振的应用光的偏振性质在光学领域有着广泛的应用，其中包括以下几个方面：

1.光学仪器：光的偏振性质在光学仪器中起到了至关重要的作用。例如，光学显微镜中使用偏振器和分析器来观察样品的偏光图像。偏振光的特定方向振动可以增强对细节的观察和分析。 2.偏振滤光器：偏振滤光器可以选择性地通过或阻挡特定方向上的光，广泛应用于摄影、光学实验以及液晶显示屏等领域。 3.光通信：光的偏振性质在光通信中起到了重要的作用。通过使用系列偏振器和检测器，可以实现光信号的传输和接收。 4.光学材料研究：光偏振性质的研究对于开发制造新型材料具有重要意义。通过改变材料结构和性质，可以实现对光波偏振状态的控制和调节，为光学器件的设计提供了新的思路和方法。总结：光的偏振是关于光波在传播过程中固定振动方向的现象。线偏振、圆偏振和椭圆偏振是光偏振的常见形式。光偏振的产生和传播有关，可以通过偏振片和介质的作用实现。光的偏振性质在光学领域有着广泛的应用，包括光学仪器、偏振滤光器、光通信以

物理光学中的光的偏振和干涉

物理光学中的光的偏振和干涉光学作为物理学的一个分支学科，主要研究光的本质、性质以及产生、传播、作用等方面的问题。在光学中，光的偏振和干涉是两个重要的概念，本文将对这两个内容进行详细的讲解。一、光的偏振光波是一种电磁波，其本质是由电场和磁场相互作用而形成的，在传播过程中，光波的电场和磁场的方向会不断变化，但是在某些情况下，光波的电场只能在一个特定的方向上振动，而不能在其他方向上振动，这种现象就称为光的偏振。常见的光的偏振方式有线偏振和圆偏振两种。线偏振就是指光的电场只在某一平面内振动，而圆偏振则指光的电场在一个平面内不断进行旋转。光的偏振现象在日常生活中十分常见，比如晶体显示器中所用的液晶就需要利用光的偏振现象来调控光的透过程度，从而实现显示效果；而在光学仪器的研究中，则需要利用偏振片或偏振器等器件来实现对光的控制。

二、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相遇，由于光波的电场或磁场叠加而导致的互相干涉、增强或衰减现象。根据光的相位的关系，光的干涉可以分为同相干与不相干干涉。同相干是指光的相位差固定，例如由同一光源所发出的两束光，在空间中相遇的时候，它们的相位差是稳定不变的，这种情况下，光的干涉就是同相干的。而不相干干涉则是指光的相位差随着时间、空间或频率而发生变化。光的干涉现象也是非常普遍的，例如著名的杨氏双缝干涉实验，就是将一束光通过两个狭缝后在屏幕上形成干涉条纹的实验。这个实验不仅可以验证光的波动性质，还可以通过改变狭缝的宽度、间距等参数来研究光的传播特性。此外，光的干涉还有许多实际应用，比如在光学相干层析成像和白光干涉仪中，都需要利用光的干涉现象进行实现。

光的偏振与衍射知识点总结

光的偏振与衍射知识点总结光的偏振和衍射是光学中的重要概念和现象，它们在许多领域中都有广泛的应用。本文将对光的偏振和衍射的知识点进行总结和解析，帮助读者更好地理解和掌握这些内容。一、光的偏振光的偏振是指光波振动方向的特性。在自然光中，光波的振动方向是各向同性的，即在任意方向上都有振动。而经过某些介质的作用后，光可以变成具有特定振动方向的偏振光。光的偏振可以通过偏振镜或偏振片实现。在偏振光中，光波的电场振动方向垂直于光传播的方向。常见的偏振光有线偏振光和圆偏振光。线偏振光的电场振动方向只在一个平面上，圆偏振光的电场振动方向则以圆轨迹旋转。光的偏振在许多领域中都有应用，如光通信、偏振显微镜、液晶显示等。它可以提供更好的光学性能和更高的图像分辨率。二、光的衍射光的衍射是指光波通过障碍物或孔径后产生的干涉现象。当光波通过孔径时，会发生弯曲和弯折，使得光波以某种方式传播并形成干涉图案。光的衍射是光的波动性质的重要体现。根据衍射的不同形态，可以将其分为菲涅尔衍射和弗朗宁衍射。菲涅尔衍射是指光波通过不同孔径大小的圆形孔产生的衍射现象；弗朗

宁衍射是指通过狭缝产生的衍射现象。此外，光的衍射还包括单缝衍射、双缝衍射和衍射光栅等形式。光的衍射在光学中有广泛的应用。例如，通过光的衍射可以分析光波的频谱成分，用于光谱分析和光学检测。此外，利用衍射现象还可以实现激光的调制与控制，应用于激光工程和光通信等领域。三、偏振与衍射的关系光的偏振和衍射之间存在密切的关系。当偏振光通过衍射物体时，衍射现象会影响光的偏振性质。例如，当线偏振光通过狭缝时，由于衍射的作用，光的振动方向会发生变化。这种现象又称为Huygens-Fresnel原理。此外，还可以利用偏振光的偏振特性来控制光的衍射。通过选择不同方向的偏振光，可以实现对衍射图案的调制和改变。这一技术在激光显示、光存储等领域具有重要应用价值。总结：光的偏振和衍射是光学中的重要知识点。光的偏振是指光波振动方向的特性，可以通过偏振片实现。光的衍射是指光波通过障碍物或孔径后发生的干涉现象，是光的波动性质的重要表现。偏振和衍射之间存在密切的关系，衍射现象会影响光的偏振性质，而偏振光的特性也可用于控制光的衍射。

光的偏振现象与计算方法

光的偏振现象与计算方法光的偏振现象作为光学领域的一个重要概念，是指光波在传播过程中，振动方向呈现出特定规律的现象。本文将介绍光的偏振现象及其计算方法，以加深对这一现象的理解。一、光的偏振现象概述光波是由电场和磁场按一定规律振动而形成的，传播方向与电场振动方向垂直，称为纵波。而偏振光是指光波中的电场振动只沿特定方向进行的光波。与普通的自然光相比，偏振光具有更为明确的振动方向和振动模式。二、光的偏振方向光的偏振方向是指电场矢量沿着的方向，一般用发光源到电场矢量的方向来表示。根据光的偏振方向不同，可以将偏振光分为水平偏振、垂直偏振、线偏振、圆偏振等几种类型。 - 水平偏振：电场矢量沿水平方向振动，与光的传播方向垂直。 - 垂直偏振：电场矢量沿垂直方向振动，与光的传播方向垂直。 - 线偏振：电场矢量沿直线方向进行振动，在水平方向与垂直方向之间。 - 圆偏振：电场矢量按圆周路径进行振动，可以根据电场矢量逆时针或顺时针旋转的方向分为左旋和右旋两种。三、光的偏振计算方法

在实际应用中，需要计算光的偏振度以及光的偏振方向。下面介绍两种常用的光的偏振计算方法。 1. 偏振度计算方法偏振度是指光的偏振程度的量化指标，表示了偏振光在总光强中所占的比例。通常用线偏振光与自然光混合所得到的光的强度比例来计算偏振度。偏振度的计算公式如下所示：偏振度 = (I_max - I_min) / (I_max + I_min) 其中，I_max代表线偏振光在某一个方向上的最大强度，I_min代表线偏振光在垂直方向上的最小强度。 2. 光的偏振方向计算方法光的偏振方向是指光波中电场矢量的振动方向。测量光的偏振方向的方法主要有偏光片法和偏振分析仪法。 - 偏光片法：通过旋转偏光片得到光的偏振方向与偏光片透射光强的关系，从而确定光的偏振方向。 - 偏振分析仪法：利用偏振分析仪测量光的光强，并确定光的偏振方向。以上两种方法在实际应用中可以选择其中一种或结合使用，以获得准确的光的偏振方向。结语

大学物理光的偏振试题及答案

电气系\计算机系\詹班《大学物理》（光的偏振）作业5 一．选择题 1. 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片以入射光线为轴慢慢转动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，然后减小，再增加，再减小至零 (C) 光强先增加，后又减小至零； (D) 光强先增加，后减小，再增加。【 D 】 2．一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为I= I0/8，已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是（A）30°（B）45° （C）60°（D）90° [ B ] [参考解] 设P1与 P2的偏振化方向的夹角为α ，则，所以，若I=0 ，则需或。可得。

3．一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，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与线偏振光的光强比值为（A）1/2 （B）1/5 （C）1/3 （D）2/3 【 A 】 4．自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为（A）完全偏振光且折射角是30° （B）部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质时，折射角是30° （C）部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角（D）部分偏振光且折射角是30° 【 D 】 5．一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角，则在玻璃板下面界面的反射光O2 A是 (A) 自然光．

《大学物理教程》郭振平主编第二章光的偏振知识点及课后习题解答

第二章光的偏振一、基本知识点光波：可引起视觉反映的那部分电磁波。光振动：电场强度E 随时间t 的变化而周期性往复变化。振动面：光矢量E 与传播方向r 构成的平面。光波函数： 0cos 2t r E A T πϕλ⎡⎤⎛⎫=-+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ 式中A 是振幅；T 是周期；λ是光波波长；02t r T πϕλ⎡ ⎤⎛⎫-+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ 是位相；0ϕ为初位相。光波频率：周期的倒数称为频率，用ν表示，单位是Hz 。圆频率：22T πωπν== 光强: 与光矢量的振幅的平方成正比，即 2I A η= 式中η为比例常量。线偏振光(完全偏振光或平面偏振光): 光矢量始终在一个确定的平面上振动。自然光: 光矢量的振动在各个方向上的振幅完全相等。部分偏振光：光矢量的振动在某个方向上的振幅大于另一个方向的振幅。圆偏振光：在传播过程中光矢量的端点轨迹是一个圆。椭圆偏振光：光矢量的端点轨迹是一个椭圆。右旋椭圆(或圆)偏振光：从迎着光的传播方向看时，光矢量顺时针旋转。左旋椭圆(或圆)偏振光：从迎着光的传播方向看时，光矢量逆时针旋转。

起偏：从自然光获得偏振光的过程。起偏器：产生起偏作用的光学元件。一束自然光经起偏器后光强变成原来一半，生成的偏振光的振动方向与起偏器的偏振化方向一致。检偏：检验入射光是否为偏振光的过程。检偏器：具有检偏作用的光学元件。当检偏器以光传播方向为轴旋转时，自然光经旋转的检偏器后光强是恒定的，而偏振光经旋转的检偏器后光强将随检偏器的偏振化方向改变而改变。由此，就可以分辨出射入检偏器的光是否为偏振光。马吕斯定律: 透过一偏振片的光强等于入射线偏振光光强乘以入射偏振光的光振动方向与偏振片偏振化方向夹角余弦的平方,即 20cos I I α= 布儒斯特定律：当入射角为某一特定角0i 时，反射光成为振动方向垂直于入射面的线偏振光。0i 称为布儒斯特角或起偏角，它由下式决定： 201 tan n i n = 式中1n ，2n 是两个介质的折射率。当入射角为0i 时，，反射光和折射光相互垂直。二、典型习题解题指导 2-1将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成045和0 90角。 1）强度为0I 的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态。 2）如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？