大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象
光的偏振与干涉光的振动方向与干涉条纹的特点
光的偏振与干涉光的振动方向与干涉条纹的特点光的偏振与干涉的讨论光是一种电磁波，具有波动性质。
在光学中，我们常常遇到光的偏振与干涉现象，它们的发生与光的振动方向息息相关。
本文将就光的偏振与干涉现象展开讨论，并探讨干涉条纹的特点。
一、光的偏振当光发生偏振时，其电磁场的振动方向在特定平面内进行，并与传播方向垂直。
这种特性使得经偏振器产生的光具备了单一方向的振动。
光的偏振状态可以通过光偏振器来实现，光通过偏振器后，只有与偏振方向一致的光能通过，其余方向的光将被滤除。
二、偏振光的产生偏振光的产生有多种方式，其中一种较为常见的方法是通过自然光经过特定晶体，如偏光片或波片。
这些材料有着特异的结构，可以选择性地吸收或透过光的不同方向的振动成分，从而使光线的方向发生变化，并将其偏振为特定方向的光。
三、光的干涉干涉是指两束或多束光波在空间中重叠产生的现象。
具体来说，干涉是由于光的波动性质所导致的。
当两束相干光相遇并叠加时，它们的振动方向将相互影响，并在叠加区域形成干涉条纹。
四、干涉条纹的特点1. 黑白相间：干涉条纹通常呈现出黑白相间的形式。
这是因为干涉现象是由光波的叠加引起的，当两束光波达到相位差的整数倍时，它们会相互增强，形成明亮的区域；而当相位差为半整数倍时，光波相互抵消，形成暗淡的区域。
2. 条纹间距：干涉条纹的密度和间距取决于光波的波长和入射角。
通常情况下，波长越短，干涉条纹间距越窄；入射角越大，干涉条纹间距也越小。
3. 条纹形状：干涉条纹的形状可能是直线、弧线、曲线等，取决于光源的性质以及其他与干涉相关的因素。
在一些干涉实验中，我们可以观察到明显的等倾干涉、等厚干涉等特定形状的条纹。
4. 干涉色彩：当干涉的光波中包含不同波长的光时，由于波长不同，不同颜色的光具有不同的相位，因此产生了干涉色彩。
这是一种视觉上的干涉现象，常见于薄膜干涉等实验中。
五、应用领域光的偏振与干涉在许多领域中有着广泛的应用。
例如，在光学器件中，偏振片、偏光镜等被广泛用于调节光的偏振状态。
大学物理 光的偏振
光的偏振
1.自然光（非偏振光）
在垂直光传播方向的平面内，光矢量大小在所有可能方向上都
相等，各矢量之间没有固定的相位关系，这种光称为自然光。
IxA x 2 A i2x
IyA y 2 A i2y
1 Ix Iy 2 I0
2.线偏振光
光的振动方向在同一平面内， 只沿某一固定方向振动的光。
平面202偏1/6/1振6 光 完全偏振光
2.透振方向（偏振化方向）：
当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向 的光通过，这个方向叫此偏振片的透振方向。
2021/6/16
透振方向
5
起偏器
E 0 I0
三、马吕斯定律：
EI
检偏器
一束光强为 I0 的线偏振光，透过检偏器的透射光强为：
I I0 cos2
是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向之间夹角。
2.晶体主截面 界面的法线和光轴构成的平面
B 方解石晶体
3.晶体主平面 晶体20中21/6某/16光线和光轴构成的平面
单轴晶体 双轴晶体
产生双折射的原因
10
寻常光线（O光） 光振动方向始终与光轴垂直，在晶体中的传 播速度和折射率恒定，因而遵守折射定律。
no
c vo
常量
非常光线（e光）
光轴 O光波阵面
2021/6/16
19-3 反射和折射起偏 布儒斯特定律
1. 反射和折射起偏
反射光：部分偏振光
n 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
1
n 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动。
2
ii
布儒斯特定律
玻璃
tg i0
n2 n1
光的偏振偏振光与光波的振动方向
光的偏振偏振光与光波的振动方向光的偏振是指光波中电磁场矢量的振动方向。
一般来说，自然光是指其振动方向在所有方向上都均匀分布的光波。
然而，在某些情况下，光的振动方向可能会受到限制或者偏振。
偏振光是指光波中振动方向被限制在特定方向上的光。
一束偏振光可以通过许多方法获得，最常见的方法是使用偏振片。
偏振片是一种具有特定分子结构的材料，可以选择性地透过特定方向上振动的光。
当自然光通过偏振片时，只有与偏振片方向相一致的振动方向的光才能透过，其余的光则会被滤除。
光波的振动方向是描述光偏振状态的重要参数。
在空间中，光波的振动方向可以是任意方向。
通常情况下，光波的振动方向与传播方向垂直，这被称为纵向偏振。
纵向偏振光是最常见的光偏振状态。
除了纵向偏振光，还存在横向偏振光。
横向偏振光是指光波的振动方向与传播方向平行的偏振光。
横向偏振光可以通过将光通过一系列的反射、折射或透镜等光学元件来实现。
在特定的应用中，横向偏振光可以发挥重要的作用。
光的偏振对于许多领域和应用具有重要意义。
例如，在光学显微镜中，通过使用偏振器和分析器，可以观察和分析偏振光与物质之间的相互作用，得到有关材料的性质和结构的信息。
在光通信中，偏振光可以用作信息传输的一种方式，通过控制光波的振动方向，可以提高信息传输的可靠性和带宽。
在材料科学中，光的偏振可以用来研究各种材料的光学性质和结构。
总结起来，光的偏振是描述光波振动方向的重要概念。
通过偏振光的产生和控制，我们可以在各种应用中利用光的偏振性质，从而获得更多有关光与物质相互作用的信息。
光的偏振研究对光学和相关领域的发展具有重要意义，将为我们认识光的本质和推动技术创新提供更多的可能性。
大学物理第六章 波动光学(3)
178第6章 波动光学（Ⅲ）——光的偏振一．基本要求1．理解光的偏振的概念，光的五种偏振态的获得和检测方法； 2．掌握马吕斯定律及其应用；3．掌握反射光和折射光的偏振，掌握布儒斯特定律及其应用； 4．了解光的双折射现象；5．了解偏振光的应用。
二．内容提要和学习指导（一）光的五种偏振状态：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
（二）线偏振光的获得和检验 1．线偏振光的获得：①利用晶体的选择性吸收，可以制造偏振片。
偏振片可用作起偏器，也可用作检偏器。
②利用反射和折射偏振。
布儒斯特定律：自然光在两种介质的界面发生反射和折射时，一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光，在反射光中，垂直入射面的光振动较强，在折射光中，平行入射面的光振动较强。
当自然光以布儒斯特角121tan b i n -=入射（或/2i γπ'+=，或反射光线垂直于折射光线）时，反射光是线偏振光，其光振动垂直于入射面，此时折射光仍然是部分偏振光。
③利用晶体的双折射。
一束光射入各向异性介质时，折射光分成两束。
其中一束光遵守折射定律，称为寻常光（o 光）。
另一束光不遵守折射定律，称为非常光（e 光）。
o 光和e 光均是线偏振光。
o 光的振动方向垂直于o 光的主平面，e 光的振动方向在e 光的主平面内。
光线沿光轴方向入射时，o 光和e 光的传播速度相同。
在晶体内，o 光的子波波面为球面波，e 光的子波波面为旋转椭球面，利用惠更斯原理作图，可确定o 光和e 光的传播方向。
利用晶体的双折射现象，可以制造偏振棱镜和波片。
2．线偏振光的检验：①利用偏振片：由马吕斯定律可得，线偏振光经过检偏器后，出射光强I 与入射光强0I 的关系为：α20cos I I =，其中α是入射线偏振光偏振方向和偏振片通光方向的夹角。
②利用反射和折射偏振。
③利用偏振棱镜。
（三）圆偏振光或椭圆偏振光的获得和检验：线偏振光经过四分之一波片后出射的为椭圆偏振光，当平面偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴方向成450角时，出射的为圆偏振光。
光的偏振的定义
光的偏振的定义光的偏振是指光波在传播过程中振动方向的特性。
光波是由电磁波构成的，它的电场和磁场在垂直方向上振动，且振动的方向可以是任意的。
当光波的电场振动方向保持不变时，我们称其为偏振光。
光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种类型。
线偏振是指光波的电场振动方向沿着一条直线，而圆偏振是指电场振动方向在平面上沿着一个圆周运动。
椭圆偏振则介于线偏振和圆偏振之间，电场振动方向在平面上沿着一个椭圆轨迹运动。
光的偏振与光的产生和传播过程有着密切的关系。
光的产生源可以是自然光源，如太阳光，也可以是人工产生的光源，如激光器。
自然光是由多种频率和振动方向的光波叠加而成的，因此是无偏振的。
而人工产生的光源可以通过一系列的操作，如偏振片、偏振器等，将无偏振光转化为偏振光。
光的偏振在许多领域中都有着广泛的应用。
在光学仪器中，偏振光可以用于测量和分析光的性质，如光的强度、相位等。
在光通信中，偏振光可以提高信息传输的容量和质量。
在光学材料中，偏振光的传播特性与材料的结构和性质有关，因此可以用于研究材料的光学性质。
在生物医学领域，偏振光可以用于显微镜成像和组织检测等应用。
光的偏振还可以通过一些特殊的现象和效应来观察和研究。
例如，当偏振光通过晶体或液晶等具有双折射性质的材料时，会发生光的偏振方向的改变，这种现象被称为偏振旋光。
另外，光的偏振还可以受到外界的影响而发生改变，例如在光的传播过程中遇到的介质的折射率不同，会导致光的偏振方向发生改变，这种现象被称为偏振色散。
光的偏振是光波振动方向的特性，可以分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种类型。
光的偏振在科学研究和工程应用中都有着重要的作用，可以用于测量和分析光的性质，提高光通信的质量，研究材料的光学性质，以及在生物医学领域的应用等。
通过观察和研究光的偏振现象和效应，可以深入理解光的本质和光与物质相互作用的机制。
大学物理下 第十五章光的偏振 1
I max I min
1 I 0 + I' =2 = 2 1 I0 2
(1)检验光束的 ) 偏振性 (2)可以改变光 ) 束的偏振化方向
I0 =2 I'
3,布儒斯特定律 , 光反射与折射时的偏振
n1 n2
玻璃
i i
γ
部分偏振光 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 . 部分偏振光 偏振光, 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 .
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% , 大部分光将透过玻璃 大部分光将透过玻璃. 入射光强度的
利用玻璃片堆产生线 利用玻璃片堆产生线偏振光 玻璃片堆产生
i0
例3(P269 15-5) 讨论下列光线的反射和折射(起偏角i 讨论下列光线的反射和折射(起偏角 0 )
i0
i0
i0
102 A 102 102
光轴
78
78 78
B 光轴
用惠更斯原理解释光的双折射现象 1)O 光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面.即 ) 在晶体内任意点所引起的波阵面是球面. 具有各向同性的传播速率. 具有各向同性的传播速率. 2)e 光在晶体内任意点所引起的波阵面是绕光轴的 ) 旋转椭球面.沿光轴方向与O光具有相同的速率. 旋转椭球面.沿光轴方向与 光具有相同的速率.
方解石晶体
i
n
玻璃
γ
恒量
动光 学 光学 波动
CaCO3
sin i =n= sin γ
寻常光线( 寻常光线(o光)(ordinary rays) 服从折射定律的光线
n1 sin i = n 2 sin γ n 2 ≠ 常量
光的偏振现象及应用
目录1、工程概况 (1)2、监理工作范围 (1)3、监理工作目标 (1)4、监理细则编制依据 (2)5、监理工作内容 (2)6、监理方法和措施 (4)钟家沟住房项目围墙工程监理细则一、工程概况：1、工程名称：钟家沟住房项目围墙工程2、工程建设单位:青岛建融投资置业有限公司3、工程设计单位:青岛民用建筑设计院有限公司4、施工单位:青建集团有限公司5、监理单位:青岛华鹏建设工程咨询集团有限公司。
6、工程规模及结构：6.1围墙基础为钢筋砼，深度2.0~4.0米；上部为方管栏杆，其底座系压顶梁砼加素砼。
围墙每隔15米设置一道变形缝，围墙周围回填土压实系数不小于0.97，围墙地基处理采用级配砂石垫层厚200㎜，超出基础宽度100㎜，压实系数不小于0.97。
柱身干挂石材。
6.2围墙全长：360米。
二、监理工作范围围墙工程三、监理工作目标1、工程建设质量控制符合国家及行业的有关规范要求，达到业主满意，实现优质工程的目标；检验批、分项、分部工程合格率100℅；单位工程质量达到优良标准；2、工程进度工期控制满足建设单位总工期要求；3、工程投资控制在工程概算以内；4、安全控制；杜绝人身伤亡事故，重点控制基坑安全。
四、监理细则编制依据:1、国家、省市建设工程相关法律、法规及项目审批有关文件2、项目工程监理合同3、项目监理规划4、设计院图纸、甲方技术要求5、《混凝土结构施工及验收规范》GB50204-20156、设计文件：设计图纸及说明7、项目法人与承包商签订的施工合同及有关附件8、国家及行业颁发的其它现行建设工程相关规范、标准等.五、监理工作内容1、围墙工程自开工起至工程竣工验收资料移交为止的全过程质量控制、进度控制、投资控制、安全控制、合同管理、信息管理以及协调各有关方面的关系。
2、审查施工承包商、选择分包单位、试验单位、各种材料供应商等的资质并提出监理意见。
3、参与施工图纸技术交底和组织专业图纸会审。
4、审核确认设计变更单、工程联系单。
《大学物理》光的偏振现象的研究实验
图2 二向色性起偏《大学物理》光的偏振现象的研究实验姓 名学 号 班 级桌 号 教 室实验日期 20 年 月 日 时段 指导教师一. 实验目的1. 观察光的偏振现象，加深对光偏振基本规律的认识；2. 了解产生和检验偏振光的基本方法；3. 验证马吕斯定律；4．1/2波片，1/4波片的研究； 5.利用旋光现象测定蔗糖溶液浓度. 二. 实验仪器导轨和机座, 带布儒斯特窗的氦氖激光器, 激光器架, 偏振片、波片架, 滑动座(4个)， 光传感器(光电探头)，光功率测试仪，偏振片（2个），1/2波片（波长632.8nm ），1/4波片（波三. 实验原理1. 偏振光的基本概念光波是一种电磁波，它的电矢量 和磁矢量 相互垂直，并垂直于光的传播方向。
通常人们用电矢量 代表光的振动方向，并将电矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面。
在传播过程中，电矢量的振动方向始终在某一确定方向的光称为平面偏振光或线偏振光，如图1(a)所示。
振动面的取向和光波电矢量的大小随时间作有规律的变化，光波电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆时，称为椭圆偏振光或圆偏振光，评 分教师签字图1 平面偏振光、自然光和部分偏振光图3 双折射起偏原理图人眼逆光来看，若电矢量末端按照顺时针方向旋转，则称为右旋椭圆或右旋圆偏振光，反之为左旋。
通常光源发出的光波有与光波传播方向相垂直的一切可能的振动方向，没有一个方向的振动比其它方向更占优势。
这种光源发射的光对外不显现偏振的性质，称为自然光，如图1(b)所示；如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定方向上占优势，则此偏振光称为部分偏振光，如图1(c)所示。
将自然光变成偏振光的器件称为起偏器，用来检验偏振光的器件称为检偏器。
实际上，起偏器和检偏器是互为通用的。
下面介绍几种常用的起偏和检偏方法。
２. 二向色性起偏、马呂斯定律、双折射起偏二向色性起偏：物质对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，称为二向色性。
大学物理实验报告系列之偏振光的分析.
大学物理实验报告系列之偏振光的分析.实验目的：学习偏振光的性质及其检测方法，掌握偏振片的使用，了解偏振光在通过偏振片后的偏振状态的变化。
实验原理：偏振光是在振动方向相同的电磁波的超波前中传播的，是一种只有在一个特定方向上的电磁波。
偏振光有多种产生方式，包括任意光的通过线性偏振器、光通过双折射材料时的一个偏振状态和产生由有机物质引起的有旋性光。
偏振片是实现普通光的偏振的一种光学器件。
在偏振器中，通常使用的是线性偏振器，它具有将只有振动方向平行于传播方向的光通过，同时阻止振动方向垂直于传播方向的光通过的性质。
当光经过一次完美的偏振器时，它只剩下一个特定的偏振状态。
当然，如果光通过多个偏振器，那么可以改变光的偏振状态。
实验步骤：1. 将激光打开，调整方向，让激光通过第一个偏振片。
2. 观察光的强度随着偏振片的旋转而变化。
3. 将通过第一个偏振片的激光再通过一个偏振片。
5. 将第二个偏振片旋转到90度的角度，与第一个偏振片垂直，观察激光的强度。
实验结果：通过实验可以得到以下结果：1. 当激光通过第一个偏振片时，随着偏振片的旋转，光的强度先减小，再增大，再减小。
讨论和分析：通过实验可以看出，当光经过偏振片时，光的偏振状态会改变，这种偏振状态的变化可以通过第二个偏振片的旋转来检测到。
当第二个偏振片旋转到90度的角度时，两个偏振片的振动方向垂直，此时光的强度为最弱，这是因为只有在一个特定方向上的电磁波（也就是偏振光）通过第一个偏振片，然后经过第二个偏振片的特定方向。
如果第二个偏振片的振动方向不是垂直于第一个偏振片光的振动方向，那么光的强度不会完全变为零。
结论：光是一种电磁波，偏振光只有在一个特定方向才存在。
偏振片可以将普通光转化为偏振光，并且可以通过两个偏振片的组合改变光的偏振状态。
实验可以让我们更深入理解电磁波的性质，也为我们在日常生活中应用到偏光器材料提供了一种直观的方法。
物理光学中的偏振现象与应用
物理光学中的偏振现象与应用光是一种电磁波，它在空间中传播的时候会产生许多特殊的现象。
其中最基本的现象是光的偏振现象。
偏振现象是指光的振动方向只在某一平面内的现象。
物理光学中的偏振现象涉及到涉谷、半波片、偏波片等各种光学器件和各种应用。
1. 偏振光的表达式光的偏振是指光波振动方向的旋转情况，一个光波的波动情况可以通过其光场(矢量)来表示。
光场可以分解为两个互相垂直的分量(电场矢量和磁场矢量)，因此我们可以用电场矢量来描述光波的振动方向。
偏振光的表达式一般表示为以下形式：$E=E_0e^{i(\vec{k}\cdot\vec{r}-\omega t)}=E_0e^{-i\omegat}e^{i\vec{k}\cdot\vec{r}}$假设光波从z轴方向传播，那么我们可以将其电场向量分解为两个垂直方向的分量：$E_x$和$E_y$。
如果我们只考虑其中一个电场分量，那么这个电场分量就是一个正弦函数。
可以表示为：$E_x=E_0sin(\vec{k}\cdot\vec{r}-\omega t)$它的振动方向和光波传播的方向垂直。
这种光被称为线偏振光。
2. 光的偏振态对于一个偏振光，它的偏振态可以用偏振方向角或波片的角度表示。
(1) 偏振方向角对于一个偏振光，我们可以定义一个偏振方向角。
这个偏振方向角就是与这个光的电场的振动方向垂直的直线与某个固定方向的夹角。
例如，一个水平方向的偏振光的偏振方向角就是0度。
(2) 波片的角度波片是一种具有可变偏振方向的光学器件。
通过选用不同的波片角度，我们可以控制偏振光的偏振方向角。
例如，一个45度波片可以将一个线性偏振光的偏振方向角旋转45度。
3. 光的偏振器件(1) 偏振片偏振片是最基本的偏振器件，它是一片极化的透明材料，通过选材和制造工艺的不同可以将光线变成一定方向的线偏振光线。
偏振片是很多光学设计的基础。
(2) 半波片半波片是一种具有特殊光学属性的器件，是测量偏振光的常用工具之一。
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大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振
现象
在大学物理中，光是一个重要的研究对象。
它的性质和现象被广泛
研究和应用。
其中，光的偏振现象是一个引人注目的课题，它与光的
振动方向密切相关。
本文将对大学物理中的光的偏振光的振动方向与
偏振现象展开论述。
一、光的偏振光的振动方向
光是一种电磁波，具有电场和磁场的振动。
在传播过程中，光的电
场和磁场垂直于传播方向，在空间中形成一个电矢量和磁矢量的交叉
振动。
这种交叉振动的方向就是光的偏振方向，也称为光的振动方向。
光的振动方向可以在不同平面上进行，我们称之为线偏振光。
常见
的线偏振光有水平偏振光、垂直偏振光、左旋偏振光和右旋偏振光。
水平偏振光和垂直偏振光的振动方向分别沿着水平和垂直的方向，左
旋偏振光和右旋偏振光的振动方向则绕着传播方向旋转。
二、光的偏振现象
光的偏振现象指的是光在与物体接触或经过物质介质时，会发生振
动方向的改变。
这一现象主要与介质的性质以及光的入射角度有关。
1. 介质的探测性质
介质对光的振动方向的选择性吸收作用称为偏振。
不同的介质对不
同方向的振动光有不同的吸收度，导致振动方向被选择性地吸收和消
除。
光通过经过介质后，原本包含各个方向振动的非偏振光变成了具
有特定振动方向的偏振光。
2. 偏振器
为了研究和应用偏振光，人们设计了偏振器来选择或产生具有特定
振动方向的光。
偏振器是一种能够透过特定方向光的光学装置。
通过
偏振器，我们可以选择性地得到特定方向的偏振光。
3. 双折射
某些物质在光的传播过程中会改变其折射率，导致光的传播速度和
波长的变化。
这种现象被称为双折射。
双折射现象使得经过此类物质
的光出现了两个不同的折射光线，其振动方向也会发生变化。
三、光的偏振现象的应用
光的偏振现象在生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 偏振光在偏振镜中的应用
偏振镜是一种光学器件，能够透过或者阻挡特定方向的偏振光。
偏
振镜应用于太阳镜、摄影镜头等领域，能够有效减少光的反射和折射，提高图像的清晰度。
2. 光的偏振在液晶显示技术中的应用
液晶显示屏的原理就是利用光的偏振和双折射现象。
通过施加电压
改变液晶内部的排列结构，控制光的偏振方向，以实现图像的呈现。
3. 光的偏振在光通信中的应用
光通信是当前最常用的通信方式之一，而光的偏振现象对于光通信技术的稳定和可靠传输起到关键作用。
控制和保护光的偏振状态是光通信技术的重要部分。
总结：大学物理中的光的偏振光的振动方向与偏振现象是一个复杂而又有趣的研究领域。
通过对光的振动方向的研究，我们可以更好地理解光的性质和现象，并将其应用于各个领域。
未来，随着科学技术的发展，对光的偏振光的研究将会取得更多的突破，为人们的生活和科学研究带来更多的改变和便利。