偏振光学
光的偏振与偏光
光的偏振与偏光光的偏振是光波在传播过程中振动方向发生改变的现象，而偏光是指只有一个特定振动方向的光。
光的偏振与偏光现象在光学研究、通信技术、光电子学等领域具有重要的应用价值。
本文将从偏振的定义与性质、偏光的产生方式以及偏振和偏光在实际应用中的重要性等方面进行探讨。
1. 偏振的定义与性质光波是一种电磁波，具有横波特性。
通常情况下，光波的振动方向是无规律的，即无偏振状态。
当振动方向被限制或者选择时，光波就具有偏振性。
这种振动方向的限制可以通过介质的作用或特定的装置来实现。
偏振光在传播过程中，振动方向和传播方向垂直，且振动方向保持不变。
根据光波振动方向的变化规律，可以将偏振光分为线偏振光、圆偏振光和椭偏振光。
线偏振光的振动方向是直线的；圆偏振光的振动方向沿着圆周运动；椭偏振光的振动方向则是一个椭圆。
2. 偏光的产生方式偏光既可以通过自然光经过特定介质的散射或反射来产生，也可以通过人工操作来实现。
自然光经过散射或反射后，其中的一部分光波被偏振，即发生了偏光现象。
当光束垂直入射到介质表面时，反射光经过特定角度选择后产生p偏振光和s偏振光；而光束斜入射时，发生菲涅尔公式中的偏振现象。
人工制造偏光的方式主要有偏振片和液晶器。
偏振片是利用多孔玻璃或导电聚合物，通过对光的吸收与散射来改变光波的振动方向，实现光的偏振。
液晶器则是通过在液晶层中施加电场或通过其他手段，使液晶分子的取向发生变化，控制光波的偏振状态。
3. 偏振和偏光的应用偏振和偏光的现象和特性在许多实际应用中发挥着重要的作用。
在光学研究中，偏振和偏光可以用于研究和分析材料的结构和性质。
通过测量物质对不同偏振状态光的吸收、透射和反射等现象，可以获取材料的偏振光谱信息，从而推断材料的分子结构和取向。
在光通信技术中，偏振和偏光可用于提高信号传输质量。
通过使用偏振保持光纤和偏振分束器等设备，可以减少光信号在传输过程中的相位失真和干扰，提高光信号的传输距离和传输速率。
什么是偏振光
什么是偏振光
偏振光是在特定方向上振动的光波。
光是一种电磁波，它的振动方向可以在空间中任意方向上。
然而，当光波通过一些特定的介质或经过特定的处理后，光波的振动方向可以被限制在特定的方向上，这种现象就称为偏振。
偏振光通常是由于以下原因之一产生的：
1. 自然偏振：某些光源本身就会产生偏振光，例如一些特定的晶体或者某些物质的发光现象，导致光波在一个特定方向上振动。
2. 经过偏振器件：偏振器件是一种光学器件，可以选择性地通过或阻挡特定方向上的光波。
常见的偏振器件包括偏振片、偏振棱镜等。
当光波通过偏振器件时，只有与偏振器件的偏振方向平行的光波才能通过，垂直于偏振方向的光波则被阻挡。
3. 反射、折射和散射：光波在反射、折射或散射时，可能会发生偏振现象。
例如，当光波与表面呈特定角度入射时，在反射过程中会发生部分偏振，这种现象被称为布儒斯特角偏振。
偏振光在许多应用中都很重要，例如在液晶显示器、3D电影、偏振镜等技术中都有广泛的应用。
1/ 1。
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。
光的偏振原理
光的偏振原理
光的偏振是光波传播时振动方向在一个特定平面内进行的现象。
光波是由电场和磁场垂直于传播方向振动而构成的。
在自然光中，电场矢量的方向是随机分布的，因此成为无偏振光。
当光波通过某种介质或器件时，可以使其中偏振的光波与其他方向的光波分离。
这是基于光的电场矢量振动方向的特性来实现的。
偏振器是实现光的偏振效果的一种器件，它可以选择性地通过垂直或水平方向振动的光波。
其中最常见的偏振器是偏振片，它是由有机化合物或无机晶体制成的。
当光波通过偏振片时，只有与偏振片取向垂直方向振动的光波能够通过，与偏振片取向平行方向振动的光波则被阻止。
这样，输出的光波就具有了一定方向的偏振。
偏振光的应用非常广泛。
在光学领域中，利用光的偏振特性可以实现光的干涉、衍射、透射等现象。
在光电子学中，利用偏振光可以进行光信号的调制、检测等操作。
此外，偏振光还在图像显示、光通信、光传感器等领域有着重要的应用。
通过控制偏振分布可以增加图像的对比度，提高光通信的传输效率，实现更精确的光传感和测量。
总之，光的偏振原理是光学领域中重要的基础知识。
它不仅有
助于我们理解光的性质和行为，还为各种光学器件和应用提供了基础。
偏振光学线偏振双折射圆偏振和椭圆偏振Jones矢量和Jones矩阵
；
sin (ωt)，随ωt的增加电场为逆时针左旋圆偏振；
• 类似，当
且
时电场为顺时针右旋圆偏振；
三、圆偏振与椭圆偏振
在 与 不等，或 不是 时，电场为椭圆偏振 (a) E0x ≠ E0y；
(b) E0x = E0y；
波偏
波 片振
片 的方
d
与 作向
圆 用引
偏 是入
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
振 为相
片 两移
个
• o光和e光的相移
，椭圆偏振光Jones矢量为
；
• 可以将水平和垂直线偏振光的Jones矢量作为单位矢量：
；
• 此时任意椭圆偏振光可写成线偏振光的线性组合
；
• 左圆偏振光的Jones矢量为
，右旋为
；
• 对左、右旋圆偏振光同样可定义单位Jones矢量：
；
•
给出了线偏振光：
，即有
。
四、Jone矢量和Jones矩阵
Jones矩阵 ：线偏振片和波片等光学元件可表示为2X2的Jones矩阵M
• 平行六面体，其中顶点A、B各自 三个边构成等值钝角；101.5º
• 连接A、B的对角线方向为主轴；
• 入射光线和光轴构成主截面；
A B
寻常光 no 非常光 ne
no<ne
• 偏振方向垂直于主截面(光轴)的光为o光，其折射率为no；
• 偏振方向位于主截面的光为e光，沿光轴传播时折射率 为no，垂直时为ne，其它方向为n(θ)；
(a) • 45º线偏光Jones矢量为
此时
。 偏振的反射系数：
。
外入射时，
，有
。
内入射时，
，有
。
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。
光学第六章偏振PPT课件
光学信号处理
通过偏振光干涉可以实现光学信 号的相干调制和解调，用于光纤
通信等领域。
光学信息处理
利用偏振光干涉可以实现对光学 信息的处理和分析，如图像处理、
模式识别等。
06
偏振光在光学仪器中的应用
偏振光在摄影镜头中的应用
偏振滤镜
在摄影中，偏振滤镜被用来消除 反光和眩光，提高影像的清晰度 和色彩饱和度。
寻常光和非寻常光。寻常光的折射率 与介质的对称轴方向无关，而非寻常 光的折射率与对称轴方向有关。
偏振光的传播规律
定义
偏振光是指光的电矢量或磁矢量在某一方向上振动的光。
传播规律
在各向异性介质中，偏振光的传播方向会发生改变，同时其偏振状态也会发生变化。具体 传播规律与介质的性质和光的入射角有关。
偏振态的描述
偏振片在光学仪器、摄影、显 示技术等领域有广泛应用。
波片
波片是一种能够改变光波相位差 的光学器件。
它由双折射晶体或光弹性薄膜制 成，能够使入射光的电场分量产 生相位延迟，从而改变光的偏振
状态。
波片在光学干涉、光学调制、光 学滤波等领域有重要应用。
偏振分束棱镜
偏振分束棱镜是一种能够将入射的线偏振光分成两个正交的线偏振分量，并分别沿 着不同的方向传输的光学器件。
光纤通信
在光纤通信中，偏振光被用来提高通信容量和传输速率，因 为光纤中的信号衰减与光的偏振状态有关。
信号处理
在光学信号处理中，偏振光被用来实现各种操作，如偏振分 束、偏振调制和解调等。
THANKS
感谢观看
部分偏振光
在多个方向上有振动，但 只有一个方向的振动占主 导。偏来自光的应用0102
03
04
光学成像
光的偏振第一讲PPT课件
04
光的偏振分类
线偏振光与椭圆偏振光
线偏振光
光的电矢量只在某一特定方向上振动，该方向垂直于光的传播方向。
椭圆偏振光
光的电矢量在两个相互垂直的方向上振动，且电矢量端点轨迹呈椭圆。
圆偏振光与自然光
圆偏振光
光的电矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，且旋转方向随时间变化。
自然光
光的电矢量在各个方向上均匀分布，没有特定的偏振方向。
偏振片是常见的产生偏振光的器件， 它通过特定的涂层使光线在特定方向 上折射，从而产生偏振光。
偏振光的其他性质
01
偏振光在传播过程中，其电场和 磁场分量始终保持相互垂直，这 使得偏振光具有方向性，可以用 来控制光波的传播方向和强度。
02
偏振光的干涉现象是偏振光的一 个重要性质，当两束偏振光干涉 时，会产生明暗相间的干涉条纹 。
02
光的偏振现象
自然光与偏振光
自然光
光线在各个方向上的振动是均匀 分布的，表现为无规则的波动。
偏振光
光线在某一特定方向上的振动占 优势，表现为有规律的波动。
偏振现象的观察
偏振滤光片
通过偏振滤光片观察自然光，可以观 察到光的强度减弱，呈现出特定的色 彩。
液晶显示器
液晶显示器利用偏振光原理，通过调 整偏振片的旋转角度来控制像素的明 暗。
偏振态的描述方法
01
02
03
斯托克斯参量
描述线偏振光、椭圆偏振 光和圆偏振光的三个参量， 包括幅度、方位角和旋转 方向。
琼斯矩阵
描述线性光学系统对偏振 态的影响，通过输入和输 出光的偏振态矩阵运算来 描述。
Stokes矢量
由四个参数构成的矢量， 用于描述光的偏振状态， 包括幅度、方位角、主轴 角和退偏振程度。
光的偏振现象及其应用
光的偏振现象及其应用光是一种电磁波，具有波动性和粒子性的双重特性。
在自然界中，光的振动方向可以在任意方向上，这种光称为未偏振光。
然而，通过特定的方式对光进行处理，就可以使光的振动方向限制在特定的平面上，这种现象被称为偏振现象。
光的偏振现象广泛应用于光学领域，并在不同的领域中发挥着重要的作用。
一、光的偏振现象1. 偏振光的基本概念偏振光是指在某一特定平面上振动的光。
一束偏振光的振动方向可以沿着水平、垂直或其他方向，取决于偏振过程中所采用的方法。
偏振光可以通过一系列的光学器件（如偏振片、偏振镜等）来产生和分析。
2. 偏振光的产生偏振光的产生可以通过自然光的偏振过程或人为干涉方式实现。
自然光在反射、折射、散射等过程中会发生偏振现象，这是由于光的电矢量在垂直于传播方向的平面上发生了偏振。
人为干涉方式主要包括偏振片、布儒斯特角和马吕斯偏振器等。
3. 偏振光的性质偏振光具有许多独特的性质，如光的强度、方向和偏振状态的关系等。
对于线偏振光，其振动方向可以由一根二维向量表示。
光的强度可以通过偏振方向与偏振片的相对位置来调节。
二、光的偏振应用1. 光学显微镜偏振光学显微镜结合了光的偏振现象和显微技术，为观察细胞和微观结构提供了有力工具。
通过使用偏振片将光进行偏振，可以增强显微镜的成像对比度，并提供更多的细节信息。
2. 光导纤维通信光导纤维通信是一种高速、高容量的信息传输方式。
在光电信号的传输过程中，需要使用偏振控制器来调整光信号的偏振状态，以确保数据的准确传输和恢复。
光的偏振应用在光纤通信中起到了至关重要的作用。
3. 光电显示技术光偏振技术在液晶显示器（LCD）中得到广泛应用。
通过利用液晶材料具有对偏振光的选择性吸收特性，可以控制光的穿透性，从而实现图像显示。
液晶面板通常使用偏振片进行光的调制和控制。
4. 光学偏振成像光学偏振成像是一种通过光的偏振现象来观察和分析样品特性的非破坏性方法。
它可以用于材料表面形貌的表征、材料的缺陷检测和薄膜的厚度测量等领域。
光的偏振与干涉
光的偏振与干涉光的偏振与干涉是光学中的重要概念，对于理解光的性质和光学现象具有重要作用。
本文将从光的偏振和干涉的基本原理、光的偏振的分类、光的干涉现象和应用等方面进行探讨。
一、光的偏振和干涉的基本原理1. 光的偏振原理在光学中，偏振是指光波的振动方向受到限制，在某一方向上进行。
光的偏振现象是由于光波由许多个振动方向的波面叠加而成，而在某些介质或器件中，只允许某一特定方向的振动传播，从而使光变为偏振光。
光的偏振可以通过偏振片来实现，偏振片是通过特殊方法制备的，可以选择某一特定方向的振动方向通过。
当线偏振光通过偏振片时，只有与偏振片允许的方向垂直的振动方向能够透过偏振片，而与之平行的振动方向则被偏振片所吸收。
2. 光的干涉原理干涉是光波的一种重要现象，指的是两束相干光相互叠加而形成的光强分布和相位分布的结果。
干涉现象可以用于解释和研究一系列的光学现象，如干涉条纹、薄膜干涉等。
干涉现象是由于两束相干光的干涉叠加而产生的，相干光是指在空间和时间上保持一定关系的光束。
当两个相干光束相遇时，光的波峰和波谷会发生叠加干涉，形成干涉条纹，反映了光的波动性质。
二、光的偏振的分类光的偏振可以分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光三种类型。
1. 线偏振光线偏振光是指振动方向保持不变的偏振光。
线偏振光的振动方向可以分为水平偏振光、垂直偏振光以及其他方向的偏振光。
2. 圆偏振光圆偏振光是指振动方向以圆周方式变化的偏振光。
圆偏振光可以分为顺时针圆偏振光和逆时针圆偏振光。
3. 椭圆偏振光椭圆偏振光是指振动方向随时间变化的偏振光。
椭圆偏振光可以分为长轴方向固定的椭圆偏振光和长轴方向旋转的椭圆偏振光。
三、光的干涉现象和应用1. 干涉实验与干涉条纹干涉实验是研究光干涉现象的重要方法之一，常见的干涉实验有杨氏双缝干涉实验、杨氏单缝干涉实验等。
在干涉实验中，通过两束相干光的叠加产生干涉条纹，用于测量干涉条纹的间距和形状等参数，从而研究光的性质和波动规律。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
x
···· ·
光振动垂直纸面
光振动平行纸面
（3）部分偏振光
彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅 不同的大量光振动的组合,称部分偏振光，它介于自然光 与线偏振光之间。 部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的 光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与 它垂直的方向上振动较弱。
就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互
相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这 两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改 变。
观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的 偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能 看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体 感觉。这就是立体电影的原理。 当然，实际放映立体电影是用一个镜头，两套图象 交替地印在同一电影胶片上，还需要一套复杂的装置。 这里就不涉及了。
H偏振片 聚乙烯醇薄膜 碘溶液 拉伸、烘干
偏振度高，透明度低，对各色可见光有选择吸收，可做得薄而大， 价廉，广泛应用 K偏振片 聚乙烯醇薄膜 氯化氢中加热脱水
极强的二向色性，光化学性稳定，强光照射不会褪色，但膜片略 变黑，透明度低
（3）双折射晶体产生线偏振光
在双折射晶体中内，自然光波被分解成光矢量互相
5、马吕斯定律
马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )
法国物理学家及军事工程师。出生于 巴黎 1808年发现反射光的偏振，确定了偏 振光强度变化的规律
1810年被选为巴黎科学院院士，曾获
得过伦敦皇家学会奖章 1811年，他发现折射光的偏振
透射光的强度虽大，但偏振度太小
为解决这个矛盾，让光通过由多片玻璃叠合而成的倾斜的片 堆，并使入射角等于布儒斯特角，经过多次的反射和折射， 既能获得较高的偏振度，光的强度也比较大。
••
1.0 1.5 1.0 1.5 1.0 1.5 1.0
ip •• • • • • • • •
• •
i0
（2）由二向色性产生偏振光
n2
r
布儒斯特定律
反射光的偏振化程度与入射角有关。 1812年，布儒斯特由实验证明：若光从折射率为n1的介质射
向折射率为n2的介质，当入射角满足
n2 tgi 0 n1
时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，而没有平 行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，而折射
光仍为部分偏振光。这就是Brewster定律。其中i0叫做
偏振光有广泛的应用：
1）机械工业：利用偏振光的干涉分析机件内部的应 力分布——光测弹性力学； 2）化工、制药：利用振动面的旋转（旋光效应）， 测量溶液浓度；
3）地质、生物、医学：广泛使用偏振光干涉仪、
偏振光显微镜；
4） 航海、航空：使用偏光天文罗盘； 还有立体电影的拍摄与放映
第一节 偏振光概述
光的干涉和衍射现象：光的波动性 光的偏振和在光学各向异性晶体中的双折射 现象：光的横波性 一、偏振光和自然光 对于平面电磁波，电场强度矢量——光矢量的振动方向与 传播方向垂直。
光的偏振与晶体光学基础
立体电影和偏振
在观看立体电影时,观众要戴上一副特制的眼镜，这 副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银 幕上看到的景象才有立体感。如果不戴这副眼镜看，银幕 上的图像就模糊不清了。 这要从人眼看物体说起，人的两只眼睛同时观察物体，不 但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感。这
sin r0 cos i0
i0 r0 90
布儒斯特角不同于全反射的临界角
n1>n2或n1<n2都可以。
n2 当且仅当 tgio 时，反射光才是线偏振光。且 n1
n2 而全反射:入射角i i临都是全反射。由于 sin i临 , n1
故只有n1>n2才会发生全反射。
称为完全偏振光。
定义：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方
向振动，则称为线偏振光，又称为平面偏振光或完全偏振光。 线偏振光也可以用传播方向相同、相位相同或相差、振动相 互垂直的两列光波的叠加描述。 y
Ey E Ex
E x AX cos t
E y Ay cos t
E x AX cos t
二向色性是指有些各向异性的晶体对于光的吸收本领除了
随波长改变外，还随光矢量相对于晶体的方位而改变。
例：当振动方向互相垂直的两束线偏振白光通过晶体后呈现
出不同的颜色。天然晶体中，电气石具有很强的二向色性。
非偏振光
· · ·
光轴 线偏振光 电气石晶片
一些各向同性的介质在受到外界作用时也会产生各向异性， 并具有二向色性。利用该特性获取偏振光的器件叫做人造偏 振片。
自然光在两种各向同性介质的分界面上反射和折射时，不 但光的传播方向要改变，而且光的偏振状态也要改变，所 以反射光和折射光都是部分偏振光。 在一般情况下，反射光是以垂直于入射面的光振动为主 的部分偏振光；折射光是以平行于入射面的光振动为主 的部分偏振光。
a、反射光中垂直振动强于平行 的振动；
n1
i
b、折射光中平行的振动强于垂 直振动； c、反射光折射光偏振化的程度 随入射角的不同而不同。 这里所说的“垂直”和“平行” 是对 入射面而言的。
起偏角或布儒斯特角。
这实验规律可用电磁场理论的菲涅耳公式解释。
note：
i 0 — 称为布儒斯特角或起偏角 折射光仍为部分偏振光 入射角为i 0 ， 反射光线垂直折射光线
证明： sin r0 n1 sin i0 n2
n1 n2
i0
r0
tgi0
sin i0 n 2 n21 cos i0 n1
偏振片既可用作起偏器，又可用作检偏器。 从自然光获得偏振光的过程——起偏 偏振片（利用晶体的二向色性）是一种常用的起偏器
偏振片
Io
自然光
1 I Io 2
线偏振光
3、起偏器
自然光通过偏振片后成为线偏振 光，线偏振光的振动方向与偏振 片的偏振化方向一致。
• • •
4、检偏器
用来检验某一束光是否偏 振光。 方法：转动偏振片，观察 透射光强度的变化。 自然光：透射光强度不发 生变化
y
.向
自然光的分解
一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、 等幅的、不相干的线偏振光。
Ex 和 Ey无固定关系:它们是彼此独立的振动
Ex E y
与x, y方向选择无关
总光强
I Ix Iy
——非相干叠加
（2）线偏振光
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到的光，
n 1.6 tgi 1.2 n水 1.33
' p
所以： i 'p 50.30 该材料对水的相对折射率为1.2。
(1) 平行光以60o的入射角由空气射向一平板玻璃， 发现 反射光是完全偏振光, 则折射光的折射角为 30o 。 玻璃的折射率为
3 1.73 。
因 io+r =90o，所以折射角r =30o。 又 tg 60
偏振光：透射光强度发生变化
• • • • • •
部分偏振光：偏振光 通过偏振片后，在转 动偏振片的过程中， 透射光强度发生变化。
若以光传播方向为轴，慢慢旋转检偏片，观察透 过偏振片的光 光强无变化的是自然光 光强有变化，但最小值不为零的是部分偏振光 光强有变化，但最小值为零(消光)的是线偏振光
完全偏振光 (线、圆、椭圆 )
P =1
自然光 ( 非偏振光 )
部分偏振光 偏振度的另一种表示：
P = 0
0 < P < 1
I max I min P I max I min
二、获得偏振光的方法
由反射与折射产生偏振光
由二向色性产生偏振光
由双折射产生偏振光
（1）由反射与折射产生偏振光
正交的线偏振光传播，把其中的一束光拦掉，便得 到线偏振光。
三、马吕斯定律和消光比 1、基本概念
普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振光
的器件称为起偏器
人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏振 状态的器件称为检偏器
2、偏振片
是一种人工膜片，对不同方向的光振动有选择吸收的性能， 从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片 上时，与此方向垂直的光振动分量完全被吸收，只让平行 于该方向的光振动分量通过，即只允许沿某一特定方向的 光通过的光学器件，叫做偏振片。这个特定的方向叫做偏 振片的偏振化方向，用“ ”表示。
自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振 光。
（1）自然光：
普通光源发出的光、阳光都是自然光。由于原子发光的间歇性和无规则性， 使得普通光源发出的光的光矢量在垂直于传播方向的平面内以极快的速度 取0～360°内的一切可能的方向，且没有哪一个方向占有优势。具有上述 特性的光，称为自然光。各个方向上光振动振幅相同的光，称为自然光。
部分偏振光两垂直方向光振动之间无固定的相位差。
垂直于纸面的光振动的平 均值大于平行于纸面的光 振动的平均值。
平行于纸面的光振动的平 均值大于垂直于纸面的光 振动的平均值。
部分偏振光
部分偏振光的分解
部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直 的、不等幅的、不相干的线偏振光
（4）椭圆偏振光和圆偏振光
光矢量在垂直于光的传播方向的平面内，按一定频率旋转 (左旋或右旋)。如果光矢量的端点轨迹是一个椭圆，这种光叫 做椭圆偏振光。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫做圆 偏振光，如图所示。这相当于两个相互垂直的有确定相位关系 的振动的合成。 y y
光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光