第十一节反射光和折射光的偏振
大学物理第7章第11节-反射光和折射光的偏振 布鲁斯特定律
N
时, 反射光变成线 偏振光. i0 : 布儒斯特 角或起偏振角
i0
M
n1
n2
M
N
当一束自然光以布儒斯特角从一种各 向同性的均匀媒质射到另一种各向同性的 均匀媒质界面时, 利用折射定律和布儒斯特 定律
n1 sini0 n2 sin tan i0 n2 n1 sin cos i0 , i0 2
1
2
i
i
解 设空气、水和玻璃的折射率分别为 n2 1.33 和 n3 1.5 , n1 1 、 水面反射的光是完全偏振光,
i 90
i
n3
n1 n2
i
i
由图中的几何关系,
i 90, 90
i
考虑空气中的入射光和水中的折射光, 根据折射定律 i
n1 sin i n2 sin
n1 sin sin i n2 n1 n1 sin(90 ) cos n2 n2
n3
n1 n2
i
n1 1 1 36.94 tan , arctan n2 1.33 1.33
即反射光与折射光垂直.
i0
n1 n2 n1 n2
n1 n2
例 7.12 如图所示, 一束自然光从空气 中以入射角 i 入射到 i 折射率为1.33的水面 n n 上时, 反射光为线偏 i n 振光. 在水中有一折 射率为1.5的玻璃片, 如要使进入水中的折 射光受到玻璃的反射时反射光也成为线偏 振光, 求水平面与玻璃片之间的夹角 .
反射光和折射光的偏振
理论和实验证明：反射光的偏振化程度 与入射角有关 .
第十一章 反射光和折射光的偏振
布儒斯特定律 （1812年）
i0 i0
空气
n1
当
tan i0
n2 n1
时，
玻璃
n2
反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射 面，折射光为部分偏振光．
第十一章 光学
3
物理学
第五版
11-11 反射光和折射光的偏振
讨论 (1)反射光和折射光互相垂直 .
sin i0 n2
sin n1
tan i0
n2 n1
sin i0 cosi0
cosi0
sin
cos(π 2
)
i0
2
第十一章 光学
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物理学
第五版
11-11 反射光和折射光的偏振
i0 i0 n1
n2
玻璃
i0
n1
玻
璃
n2
(2)根据光的可逆性，当入射光以 角
11-11 反射光和折射光的偏振
空气
注意：一次
起偏垂直入射面
1 的振动仅很小部
2 分被反射（约 15%）所以反射
偏振光很弱 .一般
应用玻璃片堆产
生偏振光.
第十一章 光学
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p p1 s2
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p
p'
45 p1
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11-11 反射光和折射光的偏振
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(最新整理)反射光的偏振特性
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反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。
通过深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本质。
随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用，特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出.在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。
而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光.自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后,就会变成线偏振光.线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。
【目的与要求】1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。
2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点.3。
通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。
4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。
【实验原理】一、棱镜材料的折射率的测量当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如图1所示。
n 为材料的折射率.同理出射角γ/ 为sinγ/= sini//n （–1）根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A,而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/,此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2而A=γ＋i/=2γγ=A/2由（–1）式可得：n=sin[（A+δmin）/2］/sin（A/2）（–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。
反射光 部分偏振光,垂直于入射面的振动大于平行于入射面的
反射光和折射光的偏振
注意 对于一般的光 学玻璃 , 反射光 的强度约占入射光 强度的7.5% ,反射 偏振光很弱 ，大 部分光将透过玻璃.
空气
n1
i0
i0
1
n2
玻璃
2
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反射光和折射光的偏振
一般利用玻璃片堆的透射光获得线偏振光
i0
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n2 当 tan i0 时， n1
玻璃 空气
i0 i0
n1 n2
反射光为偏振光，且光振动垂直入射面， 称 i0 为布儒斯特角，又称起偏角；折射光为部 分偏振光．
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反射光和折射光的偏振
讨论 (1)反射光和折射光
i0 i0
空气
互相垂直 . sin i n2 0 证明： sin n1
反射光和折射光的偏振
讨论
讨论光线的反射和折射
பைடு நூலகம்i0
i0
i0
i
i
i
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反射光和折射光的偏振
n1 n2
玻璃
i i
空气
入射光为自然光
反射光 部分偏振光， 垂直于入射面的振动大 于平行于入射面的振动 .
折射光 部分偏振光，平行于入射面 的振动大于垂直于入射面的振动 .
第十一章 光学
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物理学
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11-11
反射光和折射光的偏振
布儒斯特定律： （1812年）
11-10光的偏振性 马吕斯定律
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11-10
光的偏振性 马吕斯定律
二
偏振片 起偏与检偏
原理： 利用光在两种介质界面上的反射和折射 利用光在各向异性介质中的传播 双折射 偏振片
起偏(获得线偏振光)方法及规律
第十一章 光学
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光的偏振性 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, 这种性质称二向色性 .
光轴
o光波阵面
c no 常量 vo
ve
vo
e 光波阵面
第十一章 光学
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光的偏振性 马吕斯定律
非常光线 晶 体中各方向上传播 速度不同,随方向 改变而改变.
c ne ve
光轴
o光波阵面
ve
vo
ne 为主折射率
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e 光波阵面
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光的偏振性 马吕斯定律
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I0 I 2 I1 cos cos2 2
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光的偏振性 马吕斯定律
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I0 2 π 2 I 2 cos I 3 I 2 cos ( ) 2 2 1 2 2 2 I 3 I 2 sin I 0 cos sin 2 1 I 3 I 0 sin 2 2 8
探讨偏振光的反射和折射问题
探讨偏振光的反射和折射问题摘要本文介绍了几种不同种类偏振光的特征以及它们在介质界面的反射与折射现象。
利用菲涅耳公式具体分析反射光和折射光的偏振状态,得出反射光的偏振状态与介质折射率、入射光的偏振态及入射角有关,折射光的偏振态与界面折射无关的结论,这有利于我们分析电磁波在自由空间或有限区域的传播特性,从而掌握整个电磁波的传播规律。
关键词偏振光;反射;折射0 引言1809年马吕斯(E·L·Malus)发现了反射光的偏振现象。
光的电磁理论建立以后,我们才进一步认识到在自由空间传播的光波是一种纯粹的横波,其电矢量和磁矢量都垂直于光的传播方向。
纵波的振动方向与波的传播方向一致,因此纵波具有轴对称性,即从垂直波传播方向的各个方向与观察纵波情况完全相同。
而横波对于传播方向的轴来说不具备对称性。
这种不对称性叫做偏振[2]。
只有横波才具备偏振的性质。
反射光和折射光的偏振现象是光学中的重要内容。
1 偏振光及其分类光的横波性表现为振动的不对称性,称光波的偏振态。
光波的偏振态通常分为自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
1.1 自然光光源发出的光波不是偏振光,因原子分子发出的光波不是无限长的连绵不断的简谐波,而是一些断断续续的波列,每一波列持续时间在10-8s以下,波列间没有固定的相位关系,而且振动方向是无规的,这种光称自然光。
对于自然光Imax=Imin,P=0。
1.2 部分偏振光介于自然光和偏振光之间,可看作两个振动方向相互垂直、振幅不等的线偏振光,没有固定的相位关系。
为了定量区分,定义光的偏振度P=(ImaxImin分别是与最大振幅和最小振幅相应的光强)。
1.3 (直线)平面偏振光如果光振动矢量保持在一个平面内,如光沿y轴方向传播,光振动矢量沿Z轴,并且发生在yoz平面内,这叫(直线)平面偏振光,简称偏振光。
1.4 圆偏振光1)固定空间一点来看,每一点光矢量随时间匀速旋转,矢量长度不变,端点描绘成一个圆,光矢量旋转的频率为v;2)固定一时刻来看,空间各点的光矢量排列在一条螺旋线上;3)随时间推移,波形(螺旋线)向前传播,在传播方向上各点相位越来越落后。
西北师范大学硕士研究生入学统一考试普通物理考试大纲
硕士研究生入学统一考试《普通物理》科目大纲(科目代码：946)学院名称(盖章)：物理与电子工程学院学院负责人(签字)：编制时间：2020年7 月日《普通物理》科目大纲(科目代码：946)一、考核要求普通物理的考试内容包括：力学、电磁学、振动和波、波动光学、气体动理论及热力学、相对论和量子物理基础。
本课程重点考查考生对普通物理课程的基本概念、基本规律和解决物理问题的基本思路及方法的理解和运用能力。
考试内容的基本要求分三级：掌握，理解、了解。
（1）掌握：属较高要求。
对于要求掌握的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应比较透彻明了，并能熟练地加以分析和计算工科大学物理水平的有关问题，对于那些能由基本定律导出的定理要求会推导。
（2）理解：属一般要求。
对于要求理解的内容(包括定理、定律、原理等的内容、物理意义及适用条件)都应明了，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。
对于那些能由基本定律导出的定理不要求会推导。
（3）了解：属较低要求。
对于要求了解内容，应知道所涉及问题的现象和有关实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。
对于要求了解的内容，在经典物理和现代物理部分一般不要求定量计算，在近代物理部分要求能作简单的计算。
二、考核评价目标普通物理是物理学专业的基础课程。
本课程的主要考核目标是考查考生对物理学基本概念、基本规律和基本方法的掌握情况，以及学生运用物理学基础知识分析解决具体问题的能力。
三、考核内容第一章质点运动学第一节质点运动的描述掌握描述质点运动及运动变化的四个物理量——位置矢量、位移、速度、加速度。
理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性。
第二节圆周运动理解运动方程的物理意义及作用。
会处理两类问题：（1）运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法；（2）已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法。
第三节相对运动掌握曲线运动的自然坐标表示法。
光的折射和反射的偏振特性
光的折射和反射的偏振特性一、引言光，作为现代科技发展的重要基础，其性质和行为一直是物理学研究的重要领域。
光的折射和反射是光最基本的性质之一，它们在日常生活中和科技应用中都有着广泛的应用。
而光的偏振现象，则是光的一种特殊性质，对于光的折射和反射过程有着重要的影响。
本文将详细介绍光的折射和反射的偏振特性，以帮助读者更深入地理解光的本质和行为。
二、光的折射和反射2.1 光的折射光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时，由于介质的光速不同，光线会产生方向上的改变。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在以下关系：[ n_1 (_1) = n_2 (_2) ]其中，( n_1 )和( n_2 )分别是光在第一种和第二种介质中的折射率，( _1 )和( _2 )分别是光在第一种和第二种介质中的入射角和折射角。
2.2 光的反射光的反射是指光从一种介质射到另一种介质的界面上时，一部分光会返回原介质中的现象。
根据反射定律，入射角和反射角之间存在以下关系：[ _1 = _2 ]其中，( _1 )是光在第一种介质中的入射角，( _2 )是光在第二种介质中的反射角。
三、光的偏振3.1 偏振的概念偏振是指光波中电场矢量在空间中的特定方向上的振动。
与非偏振光相比，偏振光具有特定的振动方向，这使得偏振光在某些方面具有独特的性质和应用。
3.2 偏振片的应用偏振片是一种可以使得光波中的电场矢量在特定方向上振动的光学元件。
通过偏振片，可以实现对光的偏振状态的控制和调节。
当偏振片的偏振方向与光波的振动方向平行时，偏振片允许光通过；当偏振片的偏振方向与光波的振动方向垂直时，偏振片则阻止光通过。
3.3 马吕斯定律马吕斯定律是描述偏振光通过偏振片时，光强与偏振片的偏振方向之间的关系。
当偏振片的偏振方向与光波的振动方向平行时，光强达到最大值；当偏振片的偏振方向与光波的振动方向垂直时，光强达到最小值。
4.1 折射的偏振特性当偏振光通过介质时，由于介质对不同振动方向的电场矢量具有不同的折射率，因此光在折射过程中会发生变化。
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§10.11 反射光和折射光的偏振
一、反射光和折射光的偏振
当自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要发生变化。
其反射光是部分偏振光，反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多| 少)：折射光也是部分偏振光，平行入射面的分量(平行分量)比例大( | 多·少)。
随着入射角i变化，反射光、折射光的偏振度也变。
二、布儒斯特定律( Brewster Law)
1 布儒斯特角
设：入射角为i0,折射角为r0，若有i0＋r0＝900（反射光与入射光垂直），则：反射光是垂直于入射面的完全偏振光，折射光是平行于入射面的部分偏振光。
即当i = i0时，反射光是线偏振光(只有垂直分量)。
称i0为布儒斯特角(Brewster angle)或起偏角(polarizing angle)。
2 布儒斯特定律
若i0＋r0＝900 折射线? 反射线
则
由折射定律可知
是2介质对于1介质的相对折射率。
例n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)。
空气?玻璃
i0 = tg-1(1.50/1.00) = 56?18?
玻璃?空气
i ?0 = tg-1(1.00/1.50) = 33?42?
两角互余
满足布儒斯特定律时，折射光仍为部分偏振光( 平行分量多，垂直分量少)。
此时，平行分量( | )全部折射，垂直分量(·)有反射有折射。
思考：(1)如何测量不透明介质的折射率？
(2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？
三、用玻璃片堆起偏
玻璃片上表面反射，入射角是布儒斯特角(由空气?玻璃)；
玻璃片下表面反射，入射角也是布儒斯特角(由玻璃?空气)。
每反射一次，垂直振动(S)将反射掉一批，折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少，
经多片玻璃片反射，折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含| 振动)。
实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光，并减少反射损失。
实例：立体电影原理
四、其它的起偏方式
1 双折射法：
晶体是各向异性媒质，双折射晶体内原子按一定规律排列，使晶体在不同方向上，结构不同，性质不同，对光学而言，即光的传播速度各向异性。
如由方解石制作的尼科尔棱镜。
2 晶体的二向色性
某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异，这叫晶体的二向色性(dichroism)。
如电气石对o 光有强烈吸收，对e光吸收很弱，用它可产生线偏振光：
1。