自然光与偏振光共25页文档
如何区分自然光和圆偏振光
如何区分自然光和圆偏振光区分自然光和圆偏振光组成的部分偏振光与自然光的具体方法如下。
一、通过震动的规律来区别1、自然光不直接显示偏振现象。
它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性。
若直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向，并且沿着各个方向振动的光波强度都相同的光就是自然光。
且自然光由七种颜色光组成，分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
在观察自然光的时候，自然光线偏振光的末端是没有规律的，时而向上，时而左下，无法预知出下一次振动在什么地方，但在某一时间节点上，自然光依然是一个线偏振的光。
2、线偏振光，在大量时间段上，只朝一个方向振动。
不论时间如何推移，总能被预测出下一次振动，还是朝这个方向，圆或者椭圆偏振光。
在大量时间段上，其振动情况始终是围绕着一个圆圈在转动，总能通过上一次的观察预测到他下一次振动将转过多少，最终能知道他的振动方向会画成一个有规律的圆或者椭圆。
二、通过观察玻片上明暗变化来区别在光源与光屏之间加一块偏振片，将偏振片旋转一周进行观察，若光强随偏振片的转动没有变化,这束光是自然光或圆偏振光。
自然光通过后还是自然光。
如果用偏振片进行观察时,光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。
这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置,在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行。
再次转动偏振片会若出现两次消光,即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光,则为部分偏振光。
光的折射的定律1、折射光线和入射光线分居法线两侧，法线居中，与界面垂直。
2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。
3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性质：折射角小于入射角，真空中的角总是大的，其次是空气。
4、当光线从其他介质斜射入空气时，折射角大于入射角。
总结为：谁快谁大。
即为光线在哪种物质中传播的速度快，那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角，在真空中的角度总是最大的。
偏振光与自然光的区别(word文档良心出品)
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。
区分自然光、偏振光、部分偏振光依据和所用器件
有光强变化，但无消光
有光强变化，但无消光
有光强变化，但无消光
¼ 波片 检偏器
自然光 光强无变化
部分圆偏 振光
光强有变化和无消光位置
圆偏振光
光强有变化和有消光位置
¼ 波片
椭圆偏振 光
检偏器 光强有变化和 有消光位置 光强有变化和 无消光位置 光强有变化 和无消光位置 光强有变化和 无消光位置
¼ 波片
振光。自然光经过该玻片仍然是自然光。相应的椭圆偏振光通过该玻片 当长轴与光轴重合时即变成线偏振光，圆偏振光与快轴成45°时也变成 线 偏振光，可利用这些性质判断出入射光的偏振性。
4有消光 无光强变化 无光强变化 无光强变化
圆偏振光
部分圆偏光
椭圆偏振光 部分线偏光 部分椭圆偏光
区分自然光、偏振光、 部分偏振光依据和所用器件
组员： 陈瑞、洪羽剑、原毅
玻片介绍： 4
这种玻片产生的相位延迟为
2m 1
4
玻片产生
2
d 2m 1
玻片厚度为
no ne
4
振光。当入射线偏振光的光矢量与玻片快轴成
2
奇数倍的相位延迟，能使入射的线偏振光变成椭圆偏
（旋转 检偏器 45°）
无光强 变化
部分线偏 振光
部分椭圆 偏振光
有光强 变化
自然光与偏振光
1.3.4 菲涅耳公式
1.0 |tp| 0.5 |ts| |rs| |rp| 0 0 30 60 90
i1/(o)
i1/(o)
图1.3-7 振幅反射比与振幅透射比曲线（n1=1，n2=1.5）
⑤ 线偏振光入射时，反射光和透射光仍为线偏振光，但振动面相对于原入射 光有一定偏转。
1 光波、光线与光子 1.3.5 斯托克斯倒易关系
1.3 自然光与偏振光
定义：外反射：自然光以入射角i1由介质1进入介质2时的反射
内反射：自然光以入射角i2由介质2进入介质1时的反射 取：振幅外反射比：rs、rp， 振幅外透射比：ts、tp 振幅内反射比：rs'、rp'，振幅内透射比：ts'、tp'
时间分布的均匀性表明各个光矢量的初相位取0到2p之间的任意值
1 光波、光线与光子 1.3 自然光与偏振光
1.3.2 自然光(完全非偏振光)
自然光：偏振面具有各种不同取向且相位随机分布的平面偏振光之集合
说明：自然光实际上可分解成两个强度相等、振动方向正交但相位各自
随机变化的线偏振光 注意：构成自然光的两个线偏振光分量的相位各自独立地随机变化，因
分量）的线偏振光，透射光变为椭圆偏振光。 ③ 线偏振光以布儒斯特角入射时，若其振动面与入射面垂直，则反射光
和透射光均为振动面垂直于入射面的线偏振光；若入射光振动面与入 射面平行，则反射光强度为0，即全部透射。
1 光波、光线与光子 1.3 自然光与偏振光
玻片堆特点：可对入射光的偏振态及振幅进行调制。
右旋 左旋
d=0
p/4
p/2
3p/4
1-2自然光、线偏振光、部分偏振光
1
下表面折射：
As 2 2 As 2 sin i'2 As1 sin 2i10 As1
2
2
2
1
As 2 Ap 2
经过n块玻璃透射：
2
2
即透射光是部分偏振光
n , P 1
光波作为电磁波，所谓振动是指空间某一点的电场强度的
方向和大小随时间做周期性的变化。
纵波：过传播方向的各平面都一样，每个平面都包含振动
方向，空间有旋转对称性。
横波：有振动方向的平面特殊。
这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。
常见的光的偏振态有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、
圆偏振光和椭圆偏振光。
透振方向与拉伸方向垂直
2、起偏：
由自然光得到线偏振光
3、马吕斯定律：
入射光分解称两个垂直振 动，一个沿透振方向，一 个垂直于透振方向。
A
θ 入射线 偏振光
第二块偏振片 的透振方向
透射光的振动方向：透振方向
振幅：
光强：
A cos
I A cos I cos
2 2 2
4、检偏：
检验光的偏振态
自然光是由轴对称分布的、无固定位相关系的大量线偏振光
集合而成的，它是非偏振光。
可以认为自然光是由 两个振幅相同、振动 方向互相垂直的非相 干线偏振光的叠加。
自然光的表示法 （1）这两个方向的振动强度相同，因为这两个方向是等价的。
I x I y I0 2
（2）这两个振动的相位无关联，不能再合成为一个矢量。
I I ' 0.15 I s 0.15 2
312例5-2
四、透射光的偏振态
由能量守恒可知，折射光中p分量应大于s分量，是部分偏振光。 讨论自然光以布儒斯特角入射时，从一个玻璃片出射的透射光的 偏振态：
偏振光与自然光的区别
偏振光与自然光得区别光就是一种电磁波,电磁波就是横波。
而振动方向与光波前进方向构成得平面叫做振动面,光得振动面只限于某一固定方向得,叫做平面偏振光或线偏振光。
通常光源发出得光,它得振动面不只限于一个固定方向而就是在各个方向上均匀分布得。
这种光叫做自然光。
光得偏振性就是光得横波性得最直接，最有力得证据,光得偏振现象可以借助于实验装置进行观察,P1、Ｐ2就是两块同样得偏振片.通过一片偏振片p1直接观察自然光(如灯光或阳光），透过偏振片得光虽然变成了偏振光,但由于人得眼睛没有辨别偏振光得能力，故无法察觉。
如果我们把偏振片P１得方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，就可发现透射光得强度随着Ｐ2转动而出现周期性得变化,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得透射光与原来得入射光性质就是有所不同得，这说明经P１得透射光得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得光。
这就是由于XＰ－800P偏振片中存在着某种特征性得方向,叫做偏振化方向,偏振片只允许平行于偏振化方向得振动通过,同时吸收垂直于该方向振动得光。
通过偏振片得透射光,它得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"，它得作用就是把自然光变成偏振光，但就是人得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,当它得偏振化方向与偏振光得偏振面平行时，偏振光可顺利通过，这时在P2得后面有较亮得光.当Ｐ2得偏振方向与偏振光得偏振面垂直时,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".光波就是横波,即光波矢量得振动方向垂直于光得传播方向.通常，光源发出得光波，其光波矢量得振动在垂直于光得传播方向上作无规则取向，但统计平均来说,在空间所有可能得方向上,光波矢量得分布可瞧作就是机会均等得，它们得总与与光得传播方向就是对称得，即光矢量具有轴对称性、均匀分布、各方向振动得振幅相同，这种光就称为自然光。
高二物理竞赛自然光和偏振光PPT(课件)
光的波动性 光的干涉、衍射 .
光波是横波 光的偏振 .
光矢量E的振动方向与光的传播方向 垂直，在垂直于光传播方向的平面内， E的振动状态可能有很多种，不同的振 动状态对应不同的光偏振状态。
§14-10 自然光和偏振光 一、自然光
普通光源发光具有随机性、间歇性，各原子发光 彼此独立、互不相干，光振动方向的取向也是随 机分布。矢量E在所有可能的方向上的振幅都相等 （轴对称）这样的光叫自然光 .
1 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, 这种性质称二向色性 .
2 当它们偏振化方向间的夹角为 时 ,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过
它们 ,出射光强为 ,且 求两束单色自然光的强度之比 .
例2 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器.
=90o或270o时，I =0 当它们偏振化方向间的夹角为 时 ,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过 它们 ,出射光强为 ,且 求两束单色自然光的强度之比 . 例1 光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，两偏振片的偏振化方向夹角为45 ，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两偏振片后的 光强是多少？ 解 设两束单色自然光的强度分别 当它们偏振化方向间的夹角为 时 ,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过 它们 ,出射光强为 ,且 求两束单色自然光的强度之比 . 例2 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时 ,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过 它们 ,出射光强为 ,且 求两束单色自然光的强度之比 .
自然光偏振光
例：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。
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§14-2 起偏和检偏 马吕斯定律 一、偏振片的起偏、检偏
起偏： 把自然光变成偏振光。 1、偏振器：把自然光变成为全偏振光的仪器。 有些晶体（例如硫酸金鸡钠硷）对互相垂直的两个分振动 光矢量具有选择性吸收，这种现象称作晶体的二向色性。 自然光通过这种晶体薄片后，只剩下一个方向的振动，而 另一个方向的振动则被吸收。这种晶体薄片就可做偏振片。 偏振器 自然光 偏振光
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2、自然光的分解
一个简谐振动总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
Aix Ai cos
Aiy Ai sin
Aiy
y
Aix Aiy 且一般 自然光在各个方向上都有振动，其 中每个振动都可以这样分解，即
Ax Aix Ay Aiy
证明： 设入射线偏振光的振幅为A0，其振动方向沿OM方向，与偏 振片的偏振化方向ON成α角。由于只有平行于偏振化方向的振 动A//才能透过，由图可知：
A// A0 cos
而光强 I A2
A
A0
M
2 I // A// ( Ao cos a) 2 2 2 I O A0 A0
N
Ai
Aix
x
Ax Ay 由对称性知，有 所以，没有一个方向的振动优于其它方向。这个结果与坐标系
无关。
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3、自然光的表示 由于自然光的波振幅在垂直于传播方向的平面内，在各个方 向上的分布平均相等，因此将波振幅在该平面内向任意的两个正 交方向进行分解，都可以得到两个振动方向互相垂直且振幅相等 的振动，故此自然光常用下图表示：