第24章 光的偏振
偏振光实验报告结论
偏振光实验报告结论篇一：实验报告--偏振光学实验实验报告姓名： ***** 班级： ***** 学号： *****实验成绩：同组姓名：**** 实验日期：***** 指导教师：批阅日期：偏振光学实验实验目的1．观察光的偏振现象，验证马吕斯定律； 2．了解1 / 2 波片、1 / 4 波片的作用；3．掌握椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检测。
实验原理1．光的偏振性光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度 E 称为光矢量。
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，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。
如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。
此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。
若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。
如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态（见图2）。
2．偏振片虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光，介质的这种性质称为二向色性。
）。
偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。
用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是通用的。
3．马吕斯定律设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0，则透过检偏器的线偏振光的强度为I式中I0 为进入检偏器前（偏振片无吸收时）线偏振光的强度。
4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2 波片和1/4 波片的作用当线偏振光垂直射入一块表面平行于光轴的晶片时，若其振动面与晶片的光轴成α角，该线偏振光将分为e 光、o 光两部分，它们的传播方向一致，但振动方向平行于光轴的 e 光与振动方向垂直于光轴的o 光在晶体中传播速度不同，因而产生的光程差为位相差为式中ne 为e 光的主折射率，no 为o 光的主折射率（正晶体中，δ＞0，在负晶体中δ＜0）。
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 •
光的偏振计算题及答案
《光得偏振》计算题1、将三个偏振片叠放在一起,第二个与第三个得偏振化方向分别与第一个得偏振化方向成４５︒与90︒角．(1）强度为I０得自然光垂直入射到这一堆偏振片上,试求经每一偏振片后得光强与偏振状态。
（2) 如果将第二个偏振片抽走,情况又如何？解：(1）自然光通过第一偏振片后，其强度I1= Ｉ０/ 21分通过第2偏振片后，I２=Ｉ1ｃｏｓ２4５︒=I1/ 4２分通过第3偏振片后，Ｉ3=Ｉ2cｏs2４５︒＝Ｉ0／8１分通过每一偏振片后得光皆为线偏振光,其光振动方向与刚通过得偏振片得偏振化方向平行. 2分（２）若抽去第２片,因为第３片与第1片得偏振化方向相互垂直，所以此时I3 =0、1分I1仍不变。
1分2、两个偏振片叠在一起,在它们得偏振化方向成α１=３0°时，观测一束单色自然光.又在α2＝４5°时，观测另一束单色自然光。
若两次所测得得透射光强度相等,求两次入射自然光得强度之比．解：令Ｉ1与I2分别为两入射光束得光强。
透过起偏器后，光得强度分别为I１/ 2与I2 / 2马吕斯定律,透过检偏器得光强分别为1分，２分按题意，,于就是1分得1分3、有三个偏振片叠在一起.已知第一个偏振片与第三个偏振片得偏振化方向相互垂直.一束光强为I0得自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后得光强为Ｉ0/ １6。
求第二个偏振片与第一个偏振片得偏振化方向之间得夹角。
解:设第二个偏振片与第一个偏振片得偏振化方向间得夹角为θ。
透过第一个偏振片后得光强I1＝I０/ 2. 1分透过第二个偏振片后得光强为I２,由马吕斯定律，I2=(I0 /2)coｓ2θ２分透过第三个偏振片得光强为Ｉ3，I3=I2 cos2(90°-θ ）=（I０/２）coｓ２θｓｉn2θ = (Ｉ０/ ８）sin22θ 3分由题意知I3=Ｉ2／１6所以sin22θ＝1 / ２,＝22、5°２分4、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片得偏振化方向之间得夹角为，一束光强为Ｉ０得线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束得光矢量振动方向与二偏振片得偏振化方向皆成30°角.(1)求透过每个偏振片后得光束强度;(2) 若将原入射光束换为强度相同得自然光，求透过每个偏振片后得光束强度.解：（１）透过第一个偏振片得光强I1I１=I0ｃos23０°2分=3I0 / 41分透过第二个偏振片后得光强I2，Ｉ2＝I1cos２６0°＝3I0 / １62分(2) 原入射光束换为自然光，则I1＝Ｉ0／２1分I2＝I1cos26０°=I0 /8２分５、强度为I0得一束光,垂直入射到两个叠在一起得偏振片上，这两个偏振片得偏振化方向之间得夹角为60°、若这束入射光就是强度相等得线偏振光与自然光混合而成得，且线偏振光得光矢量振动方向与此二偏振片得偏振化方向皆成30°角，求透过每个偏振片后得光束强度。
光纤中光的偏振态的几种表示方法
常采用二维的平面图, 即在 x y 平面上的投影 图 来等效邦加球, 这一平面图叫做史密斯圆 图[2], 见图 3 所示。史密斯圆图是邦加球从上 往下看的投影图, 其中A 点表示沿 x 方向的线
x2 +
(y -
tan∆) 2 =
引言 随着科学技术的发展, 光纤已被广泛地应
用于通信领域。现在人们正在深入地研究用于 更大容量的相干光纤通信和光纤传感器的特 殊光纤。 近几年来, 用于传感器的特殊光纤发 展尤为迅速。 比如, 用光纤制成的角速度传感 器——光纤陀螺, 主要用于飞机、船舶的导航, 利用法拉第效应制成的光纤磁传感器和偏振 型光纤电压、电流传感器等。 这些特殊用途的 光纤都对光的偏振提出了很高的要求。
1 光的偏振态的数学描述 两个振动方向互相垂直, 沿同一方向传播
的线偏振光的合成可以得到线偏振光、圆偏振
收稿日期: 2001- 07- 30 作者简介: 张玲芬 (1964- ) , 女, 浙江宁波人, 宁波大学理学院副教授, 主要从事光学和光纤测试教学和科研工
作。
17
光或椭圆偏振光。线偏振光和圆偏振光又是椭
23 卷 第 2002 年
1
期 应
用
光
学 V o l.
23, N o. 2002
1
文章编号: 1002- 2082 (2002) 01- 0017- 04
光纤中光的偏振态的几种表示方法
张玲芬, 励 宁
(宁波大学 理学院物理系, 浙江宁波 315211)
的是位相差相等的线, 等 Β 线表示的是长、短
轴之比相等的线, 等 Η线表示的是长轴与 x 轴
光的偏振典型习题
光的偏振1．下列关于偏振光的说法中正确的是( )A．自然光就是偏振光B．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光C．沿着一个特定方向振动的光叫偏振光D．单色光就是偏振光答案：C解析：自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光。
所以选项C正确。
2．(2010·石家庄市第一中学高二检测)P是一偏振片，P的透振方向(用带箭头的实线表示) 为竖直方向。
下列四种入射光束中哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？( )A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光答案：ABD解析：只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直，光都能通过偏振片。
太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片。
3．在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q。
在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱答案：BD解析：P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱。
4.如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P 处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮答案：BD解析：自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光。
光的衍射与偏振
f
光栅常数
23
二、光栅的衍射规律
光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。 光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。 光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。
24
1、光栅方程
任意相邻两缝对应点在衍射 角为 方向的两衍射光到达 P点的光程差为(a+屏 P
d
o
位相差：
0 1.22 D
最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率
1 D R 0 1.22
D为光学仪器的透光孔径
20
1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4 m, 最小分辨角θ=0.1“在大气层外615 km 高空绕地运行,可观 察130亿光年远的太空深处,发现了500亿个星系。
解 (1)
(a b) sin k k ( a b) 6μm sin
k 4, 取k 1
(a b ) (2)k k a
amin
ab 1.5μm b d amin 4.5μm 4
36
(3)由光栅方程 sin 1，k kmax
21
例题：在通常亮度下，人眼瞳孔直径约为3mm，问人眼 的最小分辨角是多大？如果在黑板上画两条平行线相距 2mm，问距黑板多远的同学恰能分辨？ （以视觉最灵敏的黄绿光=550nm来讨论）
22
光栅
§11-9
一 光栅
光栅衍射
1.光栅:大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件
衍射角
L
P
Q
o
2.光栅常数 a 是透光(或反光)部分的宽度 b 是不透光(或不反光)部分的宽度 d=a+b
2x 3紫
3 7 x 紫 1.5 4 10 m 600nm 2
214 光的偏振(二)
光的偏振（二）1 ABCD为方解石晶体的截面，光轴z在截面内，一束自然光垂直入射(如图所示)，根据惠更斯作图法定性画出光的传播方向与偏振状态。
解：光轴在入射面（主截面）内，与晶面斜交；光线正入射。
光线分解为垂直于入射面的o 光和平行于入射面的e光。
在晶体内，o光子波波面是球面；e光子波波面是椭球面。
方解石晶体是负晶体，垂直于光轴方向是椭球面的长轴，平行于光轴方向是椭球面的短轴。
由此，可以画出o光和e光在晶体内的子波波面。
子波波面的包络就分别是o光和e光在晶体内的波面。
由光线入射点到o光子波波面的包络与o光子波波面的切线的切点，就是o光在晶体内的传播方向；由光线入射点到e光子波波面的包络与e光子波波面的切线的切点，就是e 光在晶体内的传播方向。
晶体的出射面与入射面平行，因此，o光和e光都垂直于出射面出射。
o光的振动垂直于入射面；e光的振动平行于入射面。
2 一束线偏振光射入双折射晶体，在晶体内光［］。
A．一定分解为o光和e光；B．一定只有为o光：C．一定只有e光；D．分解为o光和e光或只有为o光或只有e光这三种情况都有可能。
答：［D］解：三种情况都有可能。
举例说明。
如图当入射的偏振光是平行于入射面振动时，在晶体内只有e光；当入射的偏振光是垂直于入射面振动时，在晶体内只有o光；当入射的偏振光既不平行于入射面振动，也不垂直于入射面振动时，分解为o光和e光。
3 线偏振光在长为L 、旋光率为α的天然旋光物质中往返一次，其光矢量旋转角=ψ［ ］。
A ．0B ．αL 2C ．αL答：［A ］解：线偏振光通过天然旋光物质，当光的传播方向改变时，物质左旋或右旋性质不变。
如图所示的左旋物质，入射反射面时，迎着光线看，是左旋；反射后，迎着光线看，还应该是左旋，光矢量振动面又旋回到原来的振动面。
因此，线偏振光在天然旋光物质中往返一次，其光矢量旋转角为零。
4 晶体对波长为0λ的单色光的主折射率分别为o n 、e n ，当光沿着光轴传播时，o 光的波长为 、e 光的波长为 ； 当光垂直光轴传播时，o 光的波长为 、e 光的波长为 。
高考物理总复习光的干涉衍射和偏振
彩色
(2)条纹间距：Δx＝ λ，其中l是双缝到[9] 屏 的距离，d是[10]
离，λ是入射光的[11]
条纹.
双缝 间的距
波长 .
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
3. 薄膜干涉
(1)利用薄膜(如肥皂液薄膜)[12]
前后表面 反射的光叠加而形成的.图样中同一条
亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度[13]
条纹向左移动，A正确，BCD错误.
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
考点2
光的衍射和偏振现象
1. 光的衍射
(1)定义：光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射.
(2)产生明显衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸[18]
接近
波长还要小时能产生明显的衍射.对同样的障碍物，波长越[19]
象越明显；相对某种波长的光，障碍物越[20]
第2讲
光的干涉、衍射和偏振
3. [波与光综合考查/2023辽宁/多选]“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装
置，当轮船以设计的标准速度航行时， 球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，
两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力.下列现象的物理原理与之相同的是
[15]
2 倍，光在薄膜中的波长为λ.
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出现[16] 明 条纹.
在Q处，Δr＝(2n＋1) (n＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现[17]
2
暗 条纹.
(4)应用：增透膜、检查平面的平整度.
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第2讲
光的干涉、衍射和偏振
1. 判断下列说法的正误.
光的偏振和双折射
或
将各方向的 E 投影到二个任意互相垂直的方向 上，由于在所有可能的方向上 E 完全相等，所以在
任二个互相垂直的方向上光矢量的分量的和相等。 自然光也可以表示为：
Leabharlann 传播方向 图中：“︱”表示 在板面内的分振动 E “●”表示 E 垂直板面的分振动
二个相互垂直的光振动，光强各占一半
tgib n2 n1
12
ib
n2
布儒斯特定律：当自然光以布儒斯特 角 ib 入射到二介质界面时，反射光为 完全偏振光，振动方向⊥入射面
三. 应用
1. 测量不透明介质的折射率 让光线入射到不透明的介质上，改变入射角i 并测反 射光线的偏振化程度，当反射光线为完全偏振光时， 入 射角 ib 即为布儒斯特角，即：
4
2. 偏振化方向： 偏振片允许通过的光振动的方向。
偏振片 自然光I0
线偏振光I
1 2
偏振化方向
I
I0
※不是只有一个振动方向 的光可以通过偏振片，其他方 向振动的光在偏振化方向的分 量均可以通过偏振片。
偏振片 自然光I0
线偏振光I
1 2
偏振化方向
I
I0
※自然光不是只有2个方 向的振动，在 0~2p 内有无数 个振动方向。
光
的
大学物理实验报告系列之偏振光的分析
大学物理实验报告
3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤
【实验内容】
1． 测定玻璃对激光波长的折射率 2． 产生并检验圆偏振光 3．产生并检验椭圆偏振光
【数据表格与数据记录】
58308250211=-=-=ϕϕp i 57307250212=-=-=ϕϕp i
57307250213=-
=-=ϕϕp i 56306250214=-=-=ϕϕp i 58308250215=-=-=ϕϕp i 57307250216=-=-=ϕϕp i
56306250217=-=-=ϕϕp i
577
7
1=+⋅⋅⋅⋅+=
p p p i i i
5399.157tan tan === n i p
波长为632.8nm 时玻璃对于空气的相对折射率为1.5399。
现象：两次最亮，两次消光。
结论：圆偏振光
如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。
现象：两次亮光，两次消光 结论：椭圆偏振光
【小结与讨论】
1. 实验测的了63
2.8nm 时玻璃对空气的折射率为1.5399。
2. 单色自然光经过起偏器和检偏器，旋转检偏器一周，发现光电流相应出现两次消
光现象，是分析其原因。
答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为
2π和3
π
时，根据马吕斯定律θ2
0cos I I =可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。
3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作，搞清了几种偏振光的区别，以及怎样得到他们。
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（3）马吕斯定律
P1起偏器
当P2的偏振方向平行于E0的 方向，观察到的光最强
自然光 E0为偏振方向 自然光经P1变成在E0方向的偏振光
P2检偏器
13
例2： 一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过 一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转动可以变 化到五倍。求入射光中自然光和线偏振光的强度各占入 射光强度的几分之几？
I I max I 0
E02
E01
π 3π (2) 当 α ， I 0 — 消光 2 2
E01 E0 cos
11
1 解：I1 I cos I cos 60 I I 4I1 4
2 2
例1: 已知自然光通过两 个偏振化方向相交60° 的偏振片，透射光强为 I1，今在这两偏振片间 再插入一与前两个偏振 化方向均夹30°角的偏 振片，则透射光强为多 少？
Io
Io I 2
I1
Io
I
I
I
2 2 I I cos 30 4I1 cos 30 3I1
3 9 I I cos 30 3I1 I1 4 4
''' 2
12
复习.光的偏振 （1）偏振光、自然光、部分偏振光. （2）偏振片（偏振化方向）、起偏（偏振片、反射、 折射、双折射）、检偏.
自然光I0
α
线偏振光I'
偏振化方向
1 I I0 2
线偏振光I
I ' ?
自然光I0
最亮
1 I I0 2
自然光I0 线偏振光I
1 I I0 2
1 I I0 2
最暗
I 0
9
四、偏振片的应用
汽车夜间行车时为避免对方汽车灯光晃眼以保证 行驶安全，可以在所有汽车的车窗玻璃和车灯前装上 与水平方向成45°角，而且向同一方向倾斜的偏振片.
• • •
1 解: 通过M: I1 I 0 2
通过P:
2
M P M P
N N
t
I 2 I1 cos ( t ) 2
通过N:
I 3 I 2 cos t
2
16
I 3 I 2 cos t I1 sin t cos t
2 2 2
I 0 / 2 sin t cos t
两个分振动有不同
吸收的性质。
利用晶体的二向色性可以从自然光中获得线偏振光。 利用晶体的这种性质（二向色性）可以制作偏振片。
7
• 偏振片的起偏
P
自然光I0
线偏振光 I
· · ·
偏振化方向 (透振方向)
1 I I0 2
• 检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态
8
.起偏和检偏
起偏器 检偏器 线偏振光I
偏振片可用于制成太阳镜和照相 机的滤光镜。观看立体电影的眼镜片 是由两个偏振化方向互相垂直的偏振 片组成。
10
二、马吕斯定律
关于偏振光通过检偏器后强度变化的定量规律。
I 0 E 02 ,
I0
P
I
偏振化方向
IE
2
E 02 cos 2
2
I I 0 cos
讨论
(1) 当
E0
α 0， π
· ·
平行板面的光振动较强
· ·· ·· ·
垂直板面的光振动较强
4
四、椭圆偏振光和圆偏振光
横截面 传播 方向
垂直于光传播方向的任一截面内，光 振动矢量端点的运动轨迹是一个橢圆。
椭圆的特例是圆。
椭圆（或圆）偏振光由两束同向传播、振动方 向相互垂直、振幅不等、具有恒定位相关系的线偏 振光合成，根据旋转方向，可左旋和右旋。 5
28
当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
29
当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
30
当方解石晶体旋转时 o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
31
3.晶体的光学性质
（1）晶体的光轴
当光在晶体内沿一个特殊方向传播时不发生双
右旋圆 偏振光
右旋椭圆 偏振光
y
E 0 传播方向 x y x
/2
某时刻右旋圆偏振光E随z的变化
z
6
§24.2 起偏和检偏 马吕斯定律
一、起偏和检偏
• 起偏：从自然光获得偏振光。
• 起偏器: 起偏的光学器件。
起偏的原理：某些材料在光学性质上各向异性, 利用介质吸收引起光的偏振。
二向色性：某些晶体对振动垂直的
(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
21
0 i 58 例：已知某材料在空气中的布儒斯特角 p 求它 的折射率？若将它放在水中（水的折射率1.33），求 布儒斯特角？该材料对水的相对折射率是多少？
解：设该材料的折射率为
n ，空气的折射率为1
n tan i p , n tan 580 1.599 1.6 1 n 1.6 ' 放在水中，则对应有 tan i p 1.2 n水 1.33
2 2
即:
I出 （I 0 / 2) sin t cos t
2 2
1 2 I 0 sin 2t ( I 0 / 16)(1 cos4t ) 8
t=00,900,1800,2700时，输出光强为零。 t=450,1350,2250,3150时，输出光强为 I 0 / 8 。 每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四零”。
§24.1 光 的 偏 振 状 态
一、横波的偏振性
振动面：振动方向与波的传播方向构成的平面。
偏振性: 在垂直于传播方向的平面内,振动方向的不 对称性。 只有横波有偏振现象，而纵波无偏振问题。 E
光矢量 振动面
0
H
v
1
1、自然光
在垂直于传播方向的平面内，沿各方向振动的光 矢量的分布各向均匀, 无占优方向，称为自然光。 各方向的光振动之间无固定的相位关系。
思考:
① 天空为什么呈现蓝色呢？ ② 为什么正午的太阳基本上呈白色，而旭日和 夕阳却呈红色？ （散射光强与光的频率的4次方成正比.）
26
§24.5 光的双折射
1. 双折射现象 一束光入射到各向异性的介质
方解石
R2 R1
后出现两束折射光线的现象。
2. 两束折射光的特性
s
n1 n2
(1)寻常光和非寻常光 一束折射光始终在入射面内，并 遵从折射定律，称为寻常光，简
23
§24.4 由散射引起的光的偏振
光的散射：光射到一个微粒或分子上，就会使其 中的电子在光束内的电场矢量的作用下振动。振 动中的电子会向其周围四面八方发射同频率的电 磁波，即光。 这种现象叫光的散射。 光的散射也会引起光的偏振。分子 中电子振动时发出的光是偏振的。
e
黑杠的长短代表振幅
光振动的方向总垂直于光线的方向， 并和电子振动方向在同一平面。但 是，各方向的光的强度不同：垂直 于电子振动方向最强，沿电子振动 24 方向强度为零。
n1
ib ib
8
例如 n1 =1.00(空气)， n2 =1.50(玻璃)，则 1 1.50 5618 玻璃→空气 iB tg 1.00 互余 1 1.00 3342 空气→玻璃 iB tg 1.50
应用举例 外腔式激光器谐振腔
传播
方向
E
面对光的传播方向观察
振
动
面
线偏振光的表示法.
(光振动平行板面)
(光振动垂直板面)
3
3、部分偏振光
介于完全偏振光与自然光之间，有占优方向。
可看作完全偏振光与自 然光的混合. 在两个相互垂直的方向 上振幅具有最大值和最小值 (不消光).
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。 部分偏振光的表示法：
Z
自然光
电子振 动方向
自然光沿 X 轴入射，引 起电子在Y和Z方向的振 动而发生光的散射。
沿Z轴看去，电子 Z方向振动的光强 零，而沿Y方向振 动的光强最大，所 以沿Z向看去，只 有电子沿Y向振动 的线偏振光。
e
线 偏 振 光
眼睛
X
Y 部分偏振光
同理，沿Y向看去，只有电子沿 Z向振动的线偏振光。
25
I 7% I0
玻璃片堆
(接近线偏振光)
20
玻璃片堆检偏
让待检光以布儒斯特角 i 0 入射到界面上，以入射 线为轴旋转界面（保持 i i 0不变）
· · · · · · i0 · · · · · · · ·· · ·· ·· · · · · · ·· ·· ·
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
面对光的传播方向观察
E Ex Ey
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。
v
v
Ex E y I Ix Iy
2
自然光的表示法
2、线偏振光（完全偏振光、平面偏振光）
在垂直于传播方向的平面内,光矢量始终沿某个 固定的方向振动.
· i ·
i0 M1
0
i0
······
布儒斯特窗
· ·
i0
激光输出