大学物理第7章第11节-反射光和折射光的偏振 布鲁斯特定律
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 •
反射和折射时的偏振光布儒斯特定律课件
5. 重复实验
改变入射光的偏振方向，重复 上述步骤，以获得多组数据。
实验结果与数据分析
数据整理
将测量数据整理成表格，列出 不同入射偏振方向下的反射和
折射光的偏振状态。
绘制图表
根据数据绘制图表，展示偏振 方向与反射、折射角度之间的 关系。
分析规律
布儒斯特定律的内容和意 义
内容
当入射角为某一定值时，反射光和折射光达到完全偏振状态，此时入射角被称为 布儒斯特角。
意义
布儒斯特定律是光学领域的重要定律之一，对于理解光在界面上的行为以及偏振 光学应用具有重要意义。
布儒斯特定律的应用和限制
应用
布儒斯特定律在光学仪器设计、光学检测、光学计量等领域有广泛应用，如偏振分束器、偏振控制器 等。
光学元件测试
在测试光学元件的表面质量时，可以 利用偏振光布儒斯特定律来检测表面 是否存在反射光异常或折射光异常。
光学通信系 统
信号传输
在光纤通信中，由于光纤的折射率不同，光线在传输过程中会发生折射和反射，利用偏振光布儒斯特定律可以优 化信号传输效果，提高通信质量。
噪声抑制
在通信系统中，由于各种原因会产生噪声干扰，利用偏振光布儒斯特定律可以对噪声进行抑制，提高信号的信噪 比。
• 偏振光布儒斯特定律在光学领域具有广泛的应用前景。例如，在光学通信中，可以利用偏振光实现更高的信息传输速率和 更好的信号质量；在生物医学领域，可以利用偏振光观察生物组织的结构和功能；在遥感领域，可以利用偏振光提高遥感 图像的分辨率和识别能力等。随着光学技术的不断发展，偏振光布儒斯特定律的应用前景将更加广阔。
根据实验数据，分析并总结反 射和折射时偏振光的布儒斯特 定律。
反射光 部分偏振光,垂直于入射面的振动大于平行于入射面的
学术会年度工作计划一、绪论学术会是高校和科研机构的学术交流组织，旨在促进学术交流合作，推动学术研究和发展。
学术会的年度工作计划是对学术会成员的学术研究和交流活动进行组织规划，推动学术会的发展和提升学术水平的重要文件。
本文立足于学术会的发展需求，结合学术会的实际情况，制定了年度工作计划的内容和目标，以期为学术会的发展提供指导和借鉴。
二、工作目标本年度工作计划的总体目标是推动学术会的组织建设和学术交流合作工作，提升学术会的品牌影响力和学术水平。
具体工作目标包括：1. 组织举办学术研讨会和学术交流活动，促进学术成果的交流和合作；2. 发起学术调研项目，推动学术成果的产出和应用；3. 加强学术会的组织管理和成员服务工作，提升组织效能和服务水平；4. 建设学术会的学术交流平台和社会影响力，提升学术会的品牌形象和认知度。
三、工作内容1. 组织举办学术研讨会和学术交流活动一是加强会员的学术研究成果交流：组织专题讲座、学术报告和研讨会，提供一个学术交流平台，鼓励会员积极参与，促进学术成果的互通共享。
二是组织学术讲座和沙龙活动：邀请国内外知名学者和专家来校进行学术交流，为会员提供学习机会和学术启发。
三是推动研究院与外部单位合作：邀请相关单位与学术会开展合作项目，促进学术交流和合作。
2. 发起学术调研项目一是申请学术科研课题资助：组织会员申请各类科研项目资助，推动学术成果的产出和应用。
二是组织学术成果的申报和展示：组织会员参加学术成果的评比和展示，发现优秀的学术成果并予以支持。
三是推动科研成果的应用转化：组织会员参与产学研合作项目，推动科研成果的应用和转化。
3. 加强学术会的组织管理一是健全学术会的制度和流程：完善学术会的章程和会员管理制度，规范会员权益和服务流程。
二是建设学术会的后勤保障和资源共享：建设学术会的后勤保障和资源共享平台，提供良好的学术交流环境和资源支持。
三是加强学术会的信息化建设：建设学术会的信息管理系统，提升学术会的管理效能和服务水平。
光的折射与斯涅尔定律
光的折射与斯涅尔定律折射是指当光从一种介质进入另一种介质时，由于两者的光速不同而产生的方向改变现象。
光的折射行为可以通过斯涅尔定律来描述和解释。
斯涅尔定律是指在光从一种介质折射到另一种介质时，入射光线、出射光线和介质界面法线所在的平面三者都位于同一平面上。
斯涅尔定律的数学表达式为：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别代表两种介质的折射率，θ₁表示入射角，θ₂表示折射角。
从斯涅尔定律可以看出，当光从折射率较低的介质进入折射率较高的介质时，折射角将小于入射角；反之，当光从折射率较高的介质进入折射率较低的介质时，折射角将大于入射角。
这一特性是由于不同介质对光的传播速度的影响不同而引起的。
光折射的现象可以通过一个简单的实验来加深理解。
首先准备一块玻璃板和一束光。
将玻璃板放置在平整的桌面上，然后用光线垂直照射到玻璃板上。
观察光线在玻璃板上的表现，你会发现光线在进入玻璃板时发生了弯曲的现象。
这是因为玻璃板的折射率大于空气的折射率，使得光线在进入玻璃板时发生了折射。
斯涅尔定律的应用非常广泛，尤其在光学领域中起到了重要的作用。
通过斯涅尔定律，我们可以解释和预测光在不同介质中的传播方向和路径。
这在制作透镜、棱镜和光纤等光学元件时是非常关键的。
例如，在制作透镜时，我们需要考虑透镜中的光线经过折射后的路径，以确保最终成像的质量。
斯涅尔定律提供了一个基本的理论框架，让我们能够更好地设计和优化这些光学元件。
除了在光学应用中的重要性，斯涅尔定律还在其他领域中有着广泛的应用。
例如，斯涅尔定律可以用来解释水面上的反射与折射现象。
当光线从空气进入水中时，由于折射率的不同，光线发生了折射，从而使得在水中看到的物体位置与实际位置有所偏移。
这也是我们常说的“看到的鱼在水中位置比实际位置高出一些”的原因。
在医学领域中，斯涅尔定律也有着应用。
例如，在眼科手术中，医生需要根据眼球的折射率来设计人工晶体，以帮助患者纠正视力问题。
反射光为线偏振光
01 反射和折射时光的偏振
反 射
1 反射和折射光的偏振
产 生
2 布儒斯特定律
的
偏
振
01 反射和折射时光的偏振 1 反射和折射时光的偏振
—— 自然光在各向同性的 两种介质表面反射和折射 光传播方向和偏振态变化
—— 反射光和折射光均为部分偏振光 当反射光与折射光的方向垂直时，反射光为线偏振光
2 布儒斯特定律
玻璃堆起偏
作业：单元十
—— 当反射光与折射光的夹角为900时 i0 900
—— 反射光900
应用折射定律 n1sini0n2sin
n1sini0n2sin(900i0)
tan i0
n2 n1
i 0 —— 布儒斯特入射角
布儒斯特定律的应用 —— 激光谐振腔、偏振光的输出 以及偏振光的获得
若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与地面成 45度角、且向同一方向倾斜的偏振片，可以避免 汽车会车时灯光的晃眼
这种说法可行吗？
3 玻璃堆起偏 在布儒斯特角入射时获得的反射偏振光强度较弱 较强的折射光是部分偏振光
—— 把许多相互平行的玻璃片组装在一起形成玻璃堆 —— 最后反射光和出射光均为偏振光
反射光和折射光的偏振课件
斯涅尔定律描述了入射角和折射角之间的关系，而菲涅尔公式则描述了
折射过程中光矢量的变化。
折射光偏振的特性
偏振态的变化
折射光偏振的特性之一是，随着入射角的变化，其偏振态 也会发生变化。当入射角增大时，折射光的偏振程度通常 会增加。
介质的影响
不同介质的折射率不同，因此当光线从一种介质进入另一 种介质时，其偏振状态也会发生变化。这种变化取决于两 种介质的折射率偏振光进行信号传输 ，提高通信速度和安全性 。
光学传感
利用偏振光检测物理量， 如压力、温度、磁场等。
光学存储
利用偏振光进行高密度信 息存储，提高存储容量和 可靠性。
偏振光在医疗领域的应用
医学成像
利用偏振光进行医学影像 获取，提高诊断准确性和 可靠性。
光学治疗
利用偏振光进行肿瘤治疗 、疼痛缓解等，提高治疗 效果。
偏振光的重要性
• 光的偏振是光学研究的重要内容之一，对于深入理解光学现象和光学系统的性能具有重要意义。掌握光的偏振特性有助于 更好地应用光学技术，推动相关领域的发展。
02
反射光的偏振
反射光偏振的原理
反射光偏振原理
当光在界面上发生反射时，其电 矢量在反射面上的分矢量可能会 发生偏振，这种现象称为反射光
太阳镜和眼镜
偏振太阳镜
偏振太阳镜可以消除反射光和眩光，减少眼睛疲劳和不适感，保护眼睛免受紫 外线和蓝光的伤害。
偏振眼镜
在一些特殊的工作环境中，如驾驶、钓鱼等，偏振眼镜可以消除反射光和眩光 ，提高视觉清晰度和舒适度，从而提高工作效率和安全性。
05
偏振光的未来发展
偏振光在科技领域的应用
01
02
03
导致光的偏振。这种变化取决于入射角、折射角以及两种介质的折射率
光的偏振与马吕斯定律
光的偏振与马吕斯定律光的偏振是指光波在传播过程中振动方向的特性。
早在19世纪，法国物理学家马吕斯就提出了有关光的偏振的定律，被称为马吕斯定律。
本文将介绍光的偏振现象及其在科学研究与实际应用中的重要性。
光波是一种电磁波，它有电场分量和磁场分量，这两个分量垂直于光波的传播方向。
当光波的振动方向固定时，我们称之为偏振光。
而当光波的振动方向在空间中随机分布时，我们称之为自然光。
光的偏振现象最早被荷兰科学家胡格尼斯在17世纪发现。
当光通过一些特定材料如偏振片、晶体等时，只有振动方向与特定方向一致的光才能通过，其余方向的光则被阻挡。
这个现象被称为光的偏振现象。
马吕斯定律描述了光的偏振现象。
根据马吕斯定律，当光波以一个特定的角度入射到介质表面时，反射光将会变成偏振光。
这个角度被称为布儒斯特角，它与入射光的折射率、介质的表面特性有关。
光的偏振在科学研究和实际应用中有广泛的重要性。
首先，在物理学与光学领域，光的偏振属性被用于研究光的干涉、衍射和散射现象，进一步揭示了光的本质和行为规律。
其次，在材料科学中，了解光的偏振性质对研发新材料、探索光学器件有重要意义。
例如，在液晶显示技术中，利用液晶分子的偏振性质可以调节光的透过与阻挡，实现图像显示。
此外，纤维光学通信中的光纤也依赖光的偏振属性来传输信息。
光的偏振还在生物医学领域中得到了应用。
利用偏振光与组织的相互作用，可以探测组织的结构和功能，帮助医生准确诊断和治疗疾病。
例如，偏振光显微镜可以观察细胞和组织的偏振特性，提供更多关于病理变化的信息。
此外，光的偏振还在遥感技术、光学传感器以及光学仪器中得到广泛应用。
偏振滤光器、反射镜、偏振分束器等光学元件的设计和制造，都需要光的偏振性质的精确控制和利用。
总结起来，光的偏振与马吕斯定律是研究光学科学与应用的重要基础。
通过对光的偏振现象的研究，我们可以更深入地理解光的性质以及其在各个领域的应用。
未来随着科技的进步，我们可以预期光的偏振将在更多领域中发挥重要作用，为人类带来更多的科学发现和技术突破。
大学物理-第七节光的偏振
另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射 过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来 自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直 方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
2、观看立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼 睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银 幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得 到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片， 两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏 振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化 方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过 两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。
M
I0 • • • o • • •
I0 2
一束光强为I0的自然光透过检偏器，透射光强为I0 /2
讨论
•当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化。
•起偏器与检偏器偏振化方向平行时：α=0 或α=π，I=I0，
透射光强度最大；
•起偏器与检偏器偏振化方向垂直时：α=π/2 或α=3π/2，
I=0，透射光强度最小；
•α为其它角度时，透射光的强度介于0～I0之间。
•马吕斯定律是对偏振光的无吸收而言的，对于自然光并不成立。 若是自然光I0，通过偏振片后，I＝I0/2，偏振片在这里实际上 起着起偏器的作用。
•当两个偏振片互相垂直时，光振动沿第一个偏振片偏振化方向 的线偏振光被第二个偏振片完全吸收，出现所谓的消光现象。
三、双折射 偏振棱镜
折射定律
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N
时, 反射光变成线 偏振光. i0 : 布儒斯特 角或起偏振角
i0
M
n1
n2
M
N
当一束自然光以布儒斯特角从一种各 向同性的均匀媒质射到另一种各向同性的 均匀媒质界面时, 利用折射定律和布儒斯特 定律
n1 sini0 n2 sin tan i0 n2 n1 sin cos i0 , i0 2
1
2
i
i
解 设空气、水和玻璃的折射率分别为 n2 1.33 和 n3 1.5 , n1 1 、 水面反射的光是完全偏振光,
i 90
i
n3
n1 n2
i
i
由图中的几何关系,
i 90, 90
i
考虑空气中的入射光和水中的折射光, 根据折射定律 i
n1 sin i n2 sin
n1 sin sin i n2 n1 n1 sin(90 ) cos n2 n2
n3
n1 n2
i
n1 1 1 36.94 tan , arctan n2 1.33 1.33
即反射光与折射光垂直.
i0
n1 n2 n1 n2
n1 n2
例 7.12 如图所示, 一束自然光从空气 中以入射角 i 入射到 i 折射率为1.33的水面 n n 上时, 反射光为线偏 i n 振光. 在水中有一折 射率为1.5的玻璃片, 如要使进入水中的折 射光受到玻璃的反射时反射光也成为线偏 振光, 求水平面与玻璃片之间的夹角 .
水中的光线受到玻璃片的反射时成为 完全偏振光, i n 布儒斯特定律, n
1
2
n3 1.5 1 .13 tan i n 2 1.33
i arctan1.13 48.49
n3
i
i 48.49 36.94 11.55
作业: (P. 203) 7.37 习题册: (P. 6) 8, (P. 15) 8
7.11 反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律
一. 反射光和折射光的偏振 入射角等于反射角, 入射光线与折射光线满 M 足折射定律. 入射面: 由入射光与 介质表面法线构成的面.
N
i i
n1 n2
M
N
当入射光为自然光时, 反射光和折射光 变成部分偏振光.
N
i i
M
n1 n2
M
N
二. 布儒斯特定律 入射角满足