光的偏振状态概述
光的偏振现象原理
光的偏振现象原理
光的偏振现象是指光在传播过程中，电矢量的振动方向只在一个特定平面内进行的现象。
这个平面称为光的振动方向或偏振方向。
光的偏振现象可以通过介质对光波进行滤波或反射来实现。
光波的振动方向与电场矢量方向之间有着固定的关系，这种关系可以用偏振方程来描述。
光的偏振状态可以分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种。
线偏振是指光波振动方向沿着特定的直线进行。
线偏振可以通过通过透明介质上的透明膜或光栅来实现，这样只有特定方向的电场分量才能透过，并达到偏振的效果。
圆偏振是指光波振动方向沿着特定的圆弧进行。
圆偏振可以通过将线偏振光经过适当的光学元件（如1/4波片或1/2波片）进行转换而实现。
椭圆偏振是指光波振动方向在一个特定的平面内进行，且振动方向沿着椭圆轨迹变化。
椭圆偏振可以通过将圆偏振光或线偏振光经过适当的光学元件进行转换而实现。
光的偏振现象具有重要的应用价值。
例如，在光学显微镜中，通过选择特定偏振方向的光来观察样品，可以获得更清晰的图像。
在液晶显示器中，利用液晶分子的偏振特性，可以控制光的透射和反射，实现图像的显示。
总之，光的偏振现象是光在传播过程中，电场矢量振动方向只在一个特定平面内进行的现象。
通过透明介质的滤波或光学元件的转换，可以实现光的偏振效果。
光的偏振现象
光的偏振现象光的偏振现象是指光波在传播过程中，由于不同方向的振动方式而导致的现象。
这是一个重要的光学现象，在科学研究和实际应用中都有广泛的应用。
本文将介绍光的偏振现象的基本概念和原理，以及其在光学仪器和通信技术中的应用。
一、光的偏振现象的基本概念和原理1. 偏振光的特点光是由电场和磁场相互垂直振动而构成的电磁波，而偏振光则是指在某个方向上振动的光。
偏振光具有以下特点：（1）振动方向：偏振光只在一个特定的方向上振动，而垂直于该振动方向的光则被滤去。
（2）振动相位：偏振光的振动相位是固定的，即光波在传播过程中的相位差保持不变。
2. 光的偏振方式光的偏振方式主要有线偏振和圆偏振两种形式。
（1）线偏振：线偏振光是指光波中的电场矢量沿着特定方向振动的光。
线偏振光的传播方向可以是任意方向。
（2）圆偏振：圆偏振光是指光波中的电场矢量在传播过程中绕光轴旋转形成的光。
圆偏振光可以分为左旋圆偏振和右旋圆偏振两种形式。
3. 光的偏振现象原理光的偏振现象可以通过光波的叠加原理来解释。
当两束偏振方向不同的光波叠加时，交替相加或相互抵消，从而形成了偏振现象。
二、光的偏振现象在光学仪器中的应用1. 偏光镜偏光镜是一种根据光的偏振特性来控制光线传播方向的光学元件。
它广泛应用于显微镜、摄影镜头、激光器和光学仪器中。
通过偏光镜的使用，可以选择性地通过或滤除特定方向上的偏振光，从而实现对光线的调节和控制。
2. 偏振片偏振片是一种能够选择性地通过或滤除特定方向上偏振光的光学元件。
它常用于液晶显示器、太阳镜等光学设备中。
偏振片通过特殊的制备工艺，使得只有特定方向的偏振光能够通过，从而实现对光线的调节和过滤。
三、光的偏振现象在通信技术中的应用1. 光纤通信光纤通信是一种利用光的偏振特性传输信息的技术。
通过控制光的偏振方向和相位，可以实现光信号的调制和传输。
光纤通信具有高速、大容量和长距离传输等优点，已成为现代通信领域的重要技术。
2. 光栅光栅是一种使用光的偏振现象进行信息编码和解码的光学元件。
光的偏振现象知识点总结
光的偏振现象知识点总结光的偏振现象是指光波传播时，振动方向只在一个平面上的现象。
在光学领域中，对光的偏振现象进行了广泛的研究和应用。
本文将对光的偏振现象的基本概念和相关知识点进行总结和介绍。
一、偏振光的概念偏振光是指光的电矢量围绕光的传播方向做简谐振动的光波。
光波的振动方向决定了光的偏振状态。
在偏振光中，振动方向保持不变，可以是沿着光的传播方向、垂直于光的传播方向，或者其他方向。
二、光的线偏振线偏振光是指光波的电矢量围绕光的传播方向在同一平面上振动的光波。
线偏振光可以通过偏振片来实现。
偏振片是一种具有选择性吸收能力的光学元件，可以使特定方向的偏振光通过，而将其他方向的偏振光吸收或衰减。
三、偏振光的分析与检测1. 通过偏振片的旋转可以确定光的偏振方向。
当偏振片的传光方向与光的偏振方向一致时，光会通过偏振片，并且强度最大；当二者垂直时，光会被完全吸收或衰减。
2. 波片是一种具有特定相对光学轴方向和相位差的光学元件，常用于改变或调节光的偏振状态。
例如，四分之一波片可以将线偏振光转化为环形偏振光，半波片可以将线偏振光转化为逆向线偏振光等。
四、偏振光的产生1. 自然光在某些介质中经过反射、折射、散射等现象后，会发生偏振现象。
例如，水平面上的太阳光照射到水面上，反射的光将会偏振为水平方向的线偏振光。
2. 人工产生偏振光的方法包括使用偏振片、液晶器件、光栅等器件对光进行处理，以改变或控制光的偏振状态。
五、偏振光的应用1. 偏振片广泛应用于液晶显示器、电子产品以及光学仪器中，用于改善图像的质量、增强对比度等。
2. 通过偏振镜的使用，可以消除或减弱反射光，防止眩光，提高摄影品质。
3. 偏振光在光学通信、光存储等领域也有着重要的应用。
总结：光的偏振现象是光学中的重要概念，涉及到光的振动方向和变化规律等知识点。
通过对光的偏振现象的深入了解和研究，可以应用于许多实际场景中，如光学显示器、摄影、通信等领域。
对于理解和应用光学原理以及推动光学技术的发展具有重要意义。
光的偏振现象及解释
光的偏振现象及解释光是一种电磁波，它具有波动性和粒子性的双重特性。
而光的偏振现象则是光波在传播过程中振动方向的特定性质。
本文将介绍光的偏振现象的背景知识以及其在不同领域的应用。
1. 光的偏振背景知识1.1 光的电磁波性质根据经典电动力学理论，光是由电场和磁场交织而成的电磁波。
光波的传播是通过电场和磁场的相互作用而实现的。
在电磁波中，电场和磁场都是垂直于波传播方向的向量，且它们的振动方向也垂直于彼此。
1.2 偏振光的定义当光波中的振动方向限制在特定的方向上时，我们称之为偏振光。
偏振光可以是沿着任意一个平面方向振动的，也可以是只在一个方向上振动的。
2. 光的偏振现象2.1 光的偏振方式光的偏振方式可以分为线偏振、圆偏振和随机偏振三种。
线偏振光的振动方向沿着固定的直线，圆偏振光的振动方向随时间呈现旋转的圆轨迹，而随机偏振光则是无规则地在各个方向上振动。
2.2 光的偏振产生原理光的偏振现象可以通过多种方式产生，其中包括反射、折射、吸收和散射等过程。
在这些过程中，光波与物质相互作用会改变光的振动方向，从而产生偏振现象。
3. 光的偏振应用3.1 光学器件光的偏振现象在光学器件设计中起到了重要的作用。
例如，偏振片是一种被广泛应用的光学器件，它可以选择性地通过或阻挡特定方向上的光波，用于光的偏振分析、显示器件和光学仪器等。
3.2 光通信在光通信领域，光的偏振特性也被广泛应用。
利用光的偏振现象，可以提高光信号的传输距离、提高通信的性能和保障通信的安全性。
3.3 化学分析光的偏振现象在化学分析中也扮演着重要角色。
通过测量样品对偏振光的旋光度，可以得到有关样品化学性质的信息，用于判断其构成和浓度等参数。
4. 小结光的偏振现象是光波传播过程中的一种特殊性质，它与光的振动方向密切相关。
了解光的偏振现象有助于我们理解和应用光学技术。
通过光的偏振，我们可以设计出各种光学器件，应用于光通信、化学分析等领域，推动科学技术的发展。
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。
光的偏振现象解析
光的偏振现象解析光的偏振现象是指光波在传播过程中的振动方向与传播方向有关，可以被分为线偏振、圆偏振和无偏振三种类型。
这些现象在光学、电磁学等领域具有重要的应用价值。
本文将对光的偏振现象进行深入分析，并介绍相关的实验方法和应用。
一、偏振光的特性偏振光是指在某一特定方向上振动的光波，其振动方向与波的传播方向垂直。
线偏振光的振动方向呈直线，圆偏振光的振动方向绕着传播方向旋转，而无偏振光则是在所有方向上都振动。
1.1 偏振片的原理偏振片是实现偏振光分析和利用的重要器件。
其工作原理是利用介质的吸收和透射特性来选择特定方向的光波。
通过交叉叠加两个偏振片，可以实现对光的完全消光或透振。
1.2 偏振光的产生方式偏振光可以通过自然光的偏振过滤、偏振器和波片等器件产生。
自然光在经过一系列反射、折射、散射等过程后，会出现特定方向的振动。
利用偏振片、偏振器和波片可以实现对光的偏振控制，从而产生偏振光。
二、偏振现象的实验方法为了观察和研究光的偏振现象，科学家们发展了多种实验方法和技术手段。
以下列举几种常见的实验方法：2.1 通过偏振片观察现象将偏振片与光源或光波进行组合，通过观察透过偏振片的光强变化来判断光的偏振状态。
这种方法简单易行，适合初学者体验和理解偏振现象。
2.2 干涉法利用光的干涉现象可以对光波的偏振进行测量和分析。
通过干涉条纹的变化来判断光的偏振状态和振动方向。
2.3 偏振分析仪偏振分析仪是一种专门用于观测和测量偏振现象的仪器。
通过精密的光学设计和测量手段，可以确定光的偏振状态和振动方向。
三、偏振现象的应用光的偏振现象在科学研究、光学仪器以及生产制造等领域有广泛的应用。
3.1 偏振滤光器偏振滤光器可以用于减少自然光的强度，过滤掉特定偏振方向上的光波，从而实现光的选择传输。
3.2 光通信偏振光在光通信中起到重要的作用，由于其振动方向稳定，可以提高光信号的传输质量和可靠性。
3.3 光学显微镜光学显微镜利用偏振现象来增强样品的对比度和显示细节。
第四章 光的偏振知识点归纳
第四章光的偏振知识点归纳
1. 光的偏振概念
- 光的偏振是指光波在传播方向上的振动方式。
- 垂直于传播方向的振动称为横向电场，确定了光的偏振方向。
2. 光的偏振态
- 线偏振：光波只在一个平面上振动，偏振方向垂直于传播方向。
- 圆偏振：光波沿着一个圆轨迹振动，偏振方向沿传播方向旋转。
- 椭圆偏振：光波沿着一个椭圆轨迹振动，是线偏振和圆偏振
的组合。
3. 偏振器
- 偏振器是用于选择或限制特定偏振方向的光的器件。
- 偏振片是常用的偏振器，能够选择性地通过或阻止某个特定
方向的偏振光。
4. 偏振现象
- 偏振衍射：光通过狭缝或衍射光栅时，只允许某些偏振方向
的光传播。
- 偏振散射：非金属表面上的光被散射时，会发生偏振。
水平
偏振光被散射后变为垂直偏振光。
5. 光的偏振应用
- 光学仪器：偏振片在显微镜和摄影领域中被广泛使用。
- 3D影像：通过控制光的偏振状态，实现立体影像效果。
- 光通信：利用偏振保持光信号的传输质量和减少干扰。
6. 光的偏振研究
- 光的偏振是物理学和光学研究中的重要领域。
- 学者通过实验和理论研究，深入探索光的偏振现象和应用。
以上是第四章光的偏振知识点的简要归纳，希望对您有所帮助。
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。
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一、线偏振光（平面偏振光或完全偏振光）
在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有
不同的振动方向 ——偏振状态 线偏振光（平面偏振光）：光矢量在传播中始终
保持在一个特定的平面上振动。
由光的传播方向和光矢量的振动方向所决定的平面称
为“振动面” 垂直
折射时，反射光和折射光一般都是部分偏振光（正
入射除外）。 当自然光以布儒斯特角 iB 入射时，其反射光为
线偏振光，光振动垂直于入射面， 折射光仍为部分
偏振光。
i
iB
r
iB r 90
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实验证明， i = iB时，反射光 线与折射光线垂直：
光强 较弱
iB
iB r 90o
r
tan iB
是获得和检验线偏振光的最简单装置。
偏振化方向(P)：允许通过 的光振动方向。
检偏：旋转P2一周， 出射光强有两明两暗 的变化。
起偏
检偏
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光强不变——自然光 一束光通过一 旋转的偏振片 光强变化且有消光——线偏振光
光强变化但无消光——部分偏振光
检偏器
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二、马吕斯（Malus）定律
光强为 I1 的线偏振光，透过偏振片后，透射强度为
若旋转晶体， o光不动，e光 随晶体转动。
寻常光（o光） ：恒遵守折射定律的光线。 非常光（e光） ：不遵守折射定律的光线。 o光与e光都是线偏振光，但光振动的方向不相同。
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二、光轴 主平面 在晶体中存在一个特殊的方向，沿该方向不会
产生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴。
单轴晶体：只有一个光轴的晶体。如：
负晶体（如方解石）
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四、惠更斯原理在双折射现象中的应用 负晶体为例
(1)
(2)
没有双折 射发生
有双折 射发生
o、e 光在方向上虽没分 开，但速度是不同的。
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(3)
(4)
B
i
A
C
oe
B
i
A
C
e o
sin i sin re
ne
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五、晶体的二向色性和偏振片 某些晶体对相互垂直的两个电矢量具有选
o光的光矢量总与光轴垂直， e光的光矢量可与光轴有不同的夹角。
光轴方向
e o
光轴方向
e光主平面
e光 o光
o光主平面
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三、单轴晶体的子波波阵面
各向异性晶体
e 与方向有关 v 1 e
晶体内光的传播速度与光的传播方向有关 光在晶体内传播速度的大小和光矢量与光轴间的 相对取向密切相关。
o光振动方向垂直于主平面（垂直于光轴）， 沿各方向传播速度相同: vo
y
平行
z
斜交
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二、自然光
每个原子发射的光波列为线偏振光。
自然光：大量原子随机发射的光波列
的集合，每个光波列的频率、相位、
振动方向、波列长度均不同。从统计
上来讲，可认为振动在各方向上呈对
称分布，振幅也完全相等。
一束自然光可分解为两束振动方向相互
垂直、同频率、等幅、不相干的线偏振
光。
I Iy Iz,
Iy
Iz
1 2
I
自然光的图示：
z y
z y
Iy=Iz
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三、部分偏振光 部分偏振光：光矢量在各振动方向 的光强不具有轴对称分布，而是在 某一方向占优势。
部分偏振光的图示：
线偏振光——完全偏振光
部分偏振光
完全偏振光+自然光
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§12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 一、起偏和检偏
偏振片：能吸收某一方向的光振动，而只让与之垂直 方向上的光振动通过(二向色性)的一种透明薄片。
2. 当： 0 , π I2 I1 I
当：
π 2
,
3π 2
I2
0
0
π 2
π
3π 2π
2
3.自然光依次通过两个偏
消光 消光
振片后的光强：
I2
I1 cos2
1 2
I
0
cos2
4.部分偏振光通过偏振片后光强的变化规律取决于
其中自然光与线偏振光的比例
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§12-14 反射和折射时光的偏振 实验表明， 自然光在两种介质分界面上反射和
I2 I1 cos2 （不考虑偏振片的吸收）
证明： A2 A1 cos
I2 I1
A22 A12
cos2
I2 I1 cos2
马吕斯定律
I1 A12
,
P2
I2 A22
I2
I1
线偏振
线偏振
光
光
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I2 I1 cos2
讨论：1. 适用条件：线偏振光入射于理想偏振片
互余
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• 由折射获得偏振光——玻璃片堆法 从玻璃片堆透射出来的折射光几乎为线偏振光，
其振动面平行于入射面。 玻璃片堆
iB
r
n1 n2
tan iB
n2 n1
tan r n1 n2
n1
在任一面上的入射角均为
n2
布儒斯特角。
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§12-15 光的双折射 一、寻常光和非常光
一束光经各向异性晶体（如方解石、 石英等） 折射后可分成两束光线的现象称为双折射。
sin iB cos iB
sin iB cos(90 r )
sin iB sin r
n2 n1
布儒斯特角 (起偏角)
iB
arctan
n2 n1
称布儒斯特定律。
n1 =1.00 (空气)， n2 =1.50 (玻璃)，
空气 → 玻璃 玻璃 → 空气
iB 5618 iB 3342
e光振动方向平行于主平面（与光轴有一定 夹角），沿各方向传播速度不同: [vo,ve]
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晶体内的子波波阵面（正晶体） vo
vo
ve
光轴
光轴
o光的波阵面 球面 e光的波阵面
定义：主折射率
no
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c vo
ne
c ve
旋转椭球面
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no ne vo ve
正晶体（如石英）
no ne vo ve
择吸收的性能，称为晶体的二向色性。 可制成偏振片——获得线偏振光。
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§12-16 偏振光的干涉 人为双折射 一、偏振光的干涉
P1
C
P2
自然光经P1后为线偏光，经晶片C后分为o、e光：
Ao A1sin
Ae A1cos
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再经P2后为两束相位不同的线偏光，振幅为
A2o Ao cos A1 sin cos A2e Ae sin A1 sin cos A2o
方解石、石英等。
方解石晶体
双轴晶体：有两个光轴的晶
A
体。如：云母等。 还有多轴晶体、无轴晶体。
78° 78° 102°
以下讨论单轴晶体。
光轴
D
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光线的主平面： 光线与光轴所组成的平面。
一般，o光与e光的主平面不一定重合。
实验证明：o光的光振动方向垂直于它的主平面， e光的光振动方向平行于它的主平面。