dch5.1自然光与偏振光5.2线偏振光与部分偏振光
偏振光与自然光的区别
偏振光与自然光的区别光是一种电磁波，电磁波是横波。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。
这种光叫做自然光。
光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。
通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。
如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。
由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。
自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。
这是由于XP-800P偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。
通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。
必须依靠第二片偏振片P2去检查。
旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。
当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。
第二个XP-800P偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
光波是横波，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。
通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。
(大学教程,物理学)光的偏振
∆Φ = 0
∆Φ =
π
4
∆Φ =
π
2
3π ∆Φ = 4
∆Φ = π
5π ∆Φ = 4
3π ∆Φ = 2
7π ∆Φ = 4
∆Φ = 2π
1）当
∆Φ = 2kπ 时， (k = 0 ±1, ± 2, L)
象限的线偏振光. 合成指向 1，3 象限的线偏振光.
当 ∆Φ = (2k +1 π时， (k = 0 ±1 ± 2, L , ) ) 指向2 象限的线偏振光． 合成 指向2，4 象限的线偏振光．
′ AP1 tg (i1 − i2 ) = AP1 tg (i1 + i2 )
垂直分量
′ AS1 − sin(i1 − i2 ) = AS1 sin(i1 + i2 )
由平行分量
′ AP1 sin(i1 − i2 ) cos(i1 + i2 ) ′ AS1 cos(i1 + i2 ) = = ⋅ AP1 sin(i1 + i2 ) cos(i1 − i2 ) AS1 cos(i1 − i2 )
I = E = E cos α = I 0 cos α
2 // 2 0 2 2
或： I
I0
= cos α
2
马吕斯定律：强度为 马吕斯定律：强度为I0的偏振光透过检偏振片后 强度变为I=I 强度变为 0cos2α。 （α为入射的偏振光的振动方向与偏振片偏振化方 向间的夹角。） 向间的夹角。） I0 I=I0cos2α
6、对横波，波的振动方向对传播方向不具有对称性。 、 横波，波的振动方向对传播方向不具有对称性。
光是横波, 6 、光是横波, 光的振动方向应始终 与光的传播方向垂直.但是, 与光的传播方向垂直. 但是,在垂直于光 的传播方向的平面内, 的传播方向的平面内, 光矢量还可以有 不同的振动状态，我们称在垂直于光传 不同的振动状态，我们称在垂直于光传 播方向的二维平面内， 播方向的二维平面内，光矢量的振动状 态叫做光波的偏振态. 态叫做光波的偏振态.
自然光,偏振光,部分偏振光的转换
自然光,偏振光,部分偏振光的转换
自然光是指未经人工干预的自然光线，它是由各种波长和振动方向的光波组成的。
偏振光是指在特定方向上振荡的光，它的振动方向是固定的。
部分偏振光则是介于自然光和偏振光之间的光，它包含了多个方向上振动的光波。
在光学中，我们可以通过一些光学元件来实现自然光、偏振光和部分偏振光之间的转换。
其中最常见的是偏振片。
偏振片可以将自然光转换成偏振光，也可以根据不同的偏振方向来选择特定方向上的偏振光。
此外，通过使用波片和偏振棱镜等光学元件，我们也可以实现对部分偏振光的转换。
在实际应用中，偏振光和部分偏振光的转换在许多领域都具有重要意义。
比如在光学仪器中，我们需要根据具体的实验要求来选择特定偏振光，以获得更精确的实验结果。
在光学通信中，偏振光的转换也可以用于提高信号传输的稳定性和可靠性。
在生物医学领域，利用偏振光的特性可以实现对生物组织的显微成像，从而帮助医生进行诊断和治疗。
总的来说，自然光、偏振光和部分偏振光之间的转换涉及到光
学原理和技术，通过合理地利用光学元件和技术手段，我们可以实现它们之间的相互转换，从而满足不同领域的需求并推动相关领域的发展。
《光学教程》第五章光的偏振
反射光和折射光的偏振
3.2 玻璃片堆
玻璃片堆：用以增大反射光的强度和折射光 的偏振化程度。 当i =i0时，反射光强度I和反射光的强度I 之比为
I 1 2 sin (i0 r ) · I0 2 · · i0 · · · 自然光从空气→玻璃 I 7% I0
玻璃片堆
· · · · · · · · · · · · · · · · ·· · ·· · · ·
• 光轴是一特殊的方向,凡平行于
102° A
此方向的直线均为光轴。
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
光 轴
B
方解石晶体 (冰洲石)
光的主平面
主平面：晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的 平面。
o光的
主平面
· · · ·
光轴 o光
e光的
主平面
光轴
e光
o 光垂直于主平面
e 光平行于主平面
若反射光光强不变则入射光是 自然光 若反射光光强变且有消光则入 射光是线偏振光
(接近线偏振光)
若反射光光强变且无消光则入 射光是部分偏振光
§5-4
光的双折射
一束入射光经某些晶 体折射后可分成两束光 线的现象称为双折射。
1. 寻常光和非常光
双折射现象
实验表明，双折射现象中的两束折射光线 都是线偏振光，分别称为寻常光和非常光。
· · · · i i· · · n1 ·
n2 r
·· i i · ·S n1 · · · 0 0·
n2
线偏振光
·
r0
·
自然光反射和折射 后产生部分偏振光
自然光以i0 入射后反 射光为完全偏振光 起偏振角 i0
反射光和折射光的偏振
最新偏振光与自然光的区别课件ppt
1)观察光的偏振现象，知道光是一种横波；
2)了解光的偏振现象的应 用．
学习重点：
• 偏振光与自然光的区别，偏振光 的应用．
学习难点：
• 偏振光的应用．
问题三：什么是自然光? 自然光与偏振光的区别?
自然光：由光源(太阳、电灯等）直接发光而来． 特点：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振
“零落成泥碾作尘，
”的暗香浮动；
诗有 ，那是
。
•2
，斜晖脉脉水悠悠。（温庭筠
《望江南》）
• 3 受任于败军之际，
。
参考答案
• 《出师表》 • 1 臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，
不求闻达于诸侯。
• 2 兴复汉室。 • 3 南方已定，兵甲已足。 • 4 陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，
二、偏振片
2．光波的偏振现象产生的原因
(２) 通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片 （称为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平 行，那么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个 偏振片的透振方向平行，透射光的强度最大．
二、偏振片
2．光波的偏振现象产生的原因
(３) 如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏振光 的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂直，偏振 光不能通过第二个偏振片，透射光的强度为零．
三、偏振现象的应用
偏振现象的应用：拍摄
在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、 玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃 表面的反射光的干扰，常使景像不清楚．如果在 照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方 向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光 而使景像清晰．
三、偏振现象的应用
偏振现象的应用：偏光眼镜
5.1自然光与偏振光
1 自然光与偏振光
1.3 马吕斯定律 二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只 让与这个方向垂直的光振动通过, 让与这个方向垂直的光振动通过 这种性质称二向色性 . 偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 . 一 偏振化方向 ： 自然光 定方向的光通过 这个方向 偏振片 偏振片的偏振 只让某 方向 .
γ
2 反射和折射光的偏振态
偏振度
2 反射和折射光的偏振态
布儒斯特定律（ 布儒斯特定律（1812年） 年
i0 i0
空气 i2 玻璃
n1 n2
讨论
1）反射光和折射光互相垂直 . ）
sin i0 n2 = sin i2 n1
n2 sin i0 tan i0 = = n1 cos i0
i0 + i2 =
π cos i0 = sin i2 = cos( − i2 ) 2
π
2
i0 i0
i2
n1 n2
i0
玻璃
玻璃
i2 i2
n1 n2
2）根据光的可逆性，当入射光以 i2 角从 n2 介质入射于 ）根据光的可逆性， 可逆性 界面时， 界面时，此 i2 角即为布儒斯特角 . n2 n π cot i 0 = 1 = tan( − i 0 ) = tan i 2 tan i0 = n2 2 n1
I0
p1
p3
p1
α
p2
p3
I0
p1
I1
p2
I2
p3
I3
1 I1 = I 0 2
I0 2 I 2 = I1 cos α = cos α 2
2
I0
p1
I1
p2
I2
p3
大学物理第5章 光的偏振PPT
1 I0 2 偏振化方向
大学 物理学
●偏振片既可“起偏”又可“检偏”。
2I 0
I0
I I0
P 1// P2
P1 起偏器
P2 检偏器
大学 物理学
检 偏
起偏器 检偏器
大学 物理学
讨论
设入射光可能是自然光、线偏振光 或部分偏振光，如何用偏振片来区分它们？ P 自然光 待检光 I 线偏振光 部分偏振光 ? 以光线为轴转动P:
一束自然光可等效地分解为 自然光可以用下图表示 两束振动方向相互垂直的、等 幅的、不相干的分振动。 自然光的分解
非相干叠加
I Ix Iy
1 Ix Iy I 2
大学 物理学
完全偏振光（线偏振光）
·
E
光矢量（ E）只在一个固定
平面内沿单一方向振动的光 叫线偏振光 （也称平面偏振光）。
解 分析
例题1
I0
P1
P2 P3
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
I0 I1 2
I 3 I 2 cos
I0 I0 2 2 cos si n 2 8
2 2
I 2 I1 cos2
I 2 sin
2
45
0
大学 物理学
§5-3 反射和折射时光的偏振
大学 物理学
大学 物理学
大学 物理学
§5-4 双 折 射 现 象
一、 双折射现象
折射定律
i
n
双折射现象
方解石晶体
玻璃 sin i n 恒量 sin 一束自然光射向石 英、方解石等各向异 性介质时，其折射光 有两束，这种现象称 为双折射现象。
偏振光与自然光的区别
偏振光与自然光的区别光是一种电磁波，电磁波是横波。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。
这种光叫做自然光。
光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。
通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。
如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。
由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。
自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。
这是由于XP-800P偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。
通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。
必须依靠第二片偏振片P2去检查。
旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。
当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。
第二个XP-800P偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
光波是横波，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。
通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。
第五章光的偏振线偏振光和部分偏振光
tani10 n2 n1
其中利用了折射定律， 2．布儒斯特定律（1815年）
当入射角 i1 达到某一角 i10 时，且有
反射光中只有光振动垂直于入射面的线偏振光，但折射 光仍为部分偏振光，这一规律称之为布儒斯特定律。 i i
10
10
i10 称为布儒斯特角或起偏角。 推论：反射光线与透射光线垂直
反射光能否成为线偏振光呢？
由菲涅耳公式：
rp
0
A ' p1 Ap 1
tan(i1 i2 ) , tan(i1 i2 )
当
i1 i2 90
时,
分母为无穷大,
rp 0,
由于Ap1 0，则必有
A' p1 0
A's1 sin(i1 i2 ) rs , As1 sin(i1 i2 )
i2
n1 n2
注意： 1.当入射角为布儒斯特角(起偏角) i10时，折射光是 偏振化程度最强部分偏振光，但并非线偏振光. 2.虽然反射光是垂直于入射面的线偏振光，但反射 光中的垂直分量只占入射光中全部垂直分量15%,即 反射偏振光非常微弱. 推论：根据光的可逆性，当入射光以 i 2 角从 n2 介质入射于界面时，此 i 2 角即为布儒斯特角 .
I I0 cos
2
注意两点：
①入射光必须是线偏振光，不是自然光； ②是与cos2α正比，而不是与cosα正比。
证明：
ON1表示入射线偏振光的振动方向，ON2表示检偏器的透 光轴方向，两者的夹角为α.入射线偏振光的光矢量振幅为 E0，将此光矢量沿ON2及垂直于ON2的方向分解为两个分 量，它们的大小分别为E0cos α和E0sin α，其中只有平行于 检偏器透光轴方向ON2的分量可以透过检偏器.由于光强和 振幅的平方成正比，所以透过检偏器的透射光强I和入射 线偏振光的光强I0之比为
偏振光与自然光的区别
偏振光与自然光的区别光是一种电磁波，电磁波是横波。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
通常光源发出的光，它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。
这种光叫做自然光。
光的偏振性是光的横波性的最直接，最有力的证据，光的偏振现象可以借助于实验装置进行观察，P1、P2是两块同样的偏振片。
通过一片偏振片p1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。
如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90°就会重复出现发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。
由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。
自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。
这是由于XP-800P偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。
通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上,我们把第一个偏振片P1叫做“起偏器”，它的作用是把自然光变成偏振光，但是人的眼睛不能辨别偏振光。
必须依靠第二片偏振片P2去检查。
旋转P2，当它的偏振化方向与偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2的后面有较亮的光。
当P2的偏振方向与偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过，在P2后面也变暗。
第二个XP-800P偏振片帮助我们辨别出偏振光，因此它也称为“检偏器”。
光波是横波，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。
通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为自然光。