物理基础 光的偏振

物理基础光的偏振第一页，共四十页，2022年，8月28日2.光波的特点：由于光源发光是由大量原子发光组成，每个原子发光的振动方向都是随机的，E

和B

在各方向的振动都存在。可引起人的视觉的只有E

矢量（光矢量）。E每个光矢量可分解为两相互垂直的振动。E第二页，共四十页，2022年，8月28日13.9.1自然光用相互垂直的光振动描写自然光。这两个方向的光振动的光强为自然光强度的一半。第三页，共四十页，2022年，8月28日13.9.2偏振光----线偏振光只有某一个方向的光振动。部分偏振光某一个方向的光振动占优势。第四页，共四十页，2022年，8月28日某些物质能强烈地吸收某个方向的光振动，当自然光照射上时，只允许某个特定方向的光振动通过，形成偏振光。1.偏振片聚乙烯醇浸碘后拉成薄膜，夹在两玻璃片间制成偏振片。2.偏振化方向允许特定光振动通过的方向。13.10偏振片的起偏和检偏马吕斯定律

1

起偏和检偏第五页，共四十页，2022年，8月28日3.起偏将自然光转变成偏振光的过程。偏振化方向起偏器第六页，共四十页，2022年，8月28日4.检偏检测偏振光的过程。检偏器起偏器第七页，共四十页，2022年，8月28日自然光I0线偏振光I偏振化方向线偏振光I'起偏器检偏器自然光I0最亮线偏振光I自然光I0线偏振光I最暗第八页，共四十页，2022年，8月28日当P1//P2时，透射光最强。最亮当P1

P2时，透射光为0。最暗实验发现第九页，共四十页，2022年，8月28日马吕斯(EtienneLouisMalus1775-1812)马吕斯从事光学方面的研究。1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。他研究了光在晶体中的双折射现象，1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振仪器。法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。1808年起在巴黎工艺学院工作。1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。1

马吕斯定理第十页，共四十页，2022年，8月28日两偏振片偏振化方向夹角为。将通过P1的光矢量振幅A1，分解为平行于P2的分量A2和垂直于P2的分量A。第十一页，共四十页，2022年，8月28日垂直分量A不能通过P2，平行分量A2

可通过P2。由于光强与光振幅平方成正比，马吕斯定律第十二页，共四十页，2022年，8月28日马吕斯定律讨论：1.当时，2.当时，消光第十三页，共四十页，2022年，8月28日例1.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180

时透射光强度发生的变化为:[B]（A）光强单调增加；（B）光强先增加，后有减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。第十四页，共四十页，2022年，8月28日例2.有三个偏振片堆叠在一起，第一块与第三块的偏振片化方向相互垂直，第二块和第一块的偏振化方向相互平行，然后第二块偏振片以恒定的角速度w

绕光传播的方向旋转，设入射自然光的光强为I0。试证明：此自然光通过这一系统后，出射光的光强为第十五页，共四十页，2022年，8月28日第十六页，共四十页，2022年，8月28日第十七页，共四十页，2022年，8月28日当自然光入射到媒质表面时，反射光和折射光都是部分偏振光。当入射角满足时，反射光为偏振光，折射光为部分偏振光。13.11反射和折射产生的偏振布儒斯特定律

13.11.1反射和折射产生的偏振13.12.2布儒斯特定律第十八页，共四十页，2022年，8月28日反射线与折射线垂直。证明：由折射定律和布儒斯特定律第十九页，共四十页，2022年，8月28日证毕即反射线与折射线垂直。第二十页，共四十页，2022年，8月28日玻璃n2=1.5，布儒斯特角水n2=1.33，玻璃堆可产生较强的反射偏振光。玻璃片堆起偏和检偏第二十一页，共四十页，2022年，8月28日例.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光[B]（A）光强为零；（B）是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。第二十二页，共四十页，2022年，8月28日当一束自然光穿过双折射晶体时，分成两束偏振光。如方解石晶体。例如：白纸上涂一个黑点，将方解石放在纸上，可观察到两个黑点，旋转方解石，一个黑点不动，另一个黑点旋转。13.12双折射现象1

晶体的双折射现象第二十三页，共四十页，2022年，8月28日1.寻常光----o光服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向折射率no相同，为偏振光。寻常光、非常光第二十四页，共四十页，2022年，8月28日2.非常光----e光不服从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各向折射率ne不相同，为偏振光。第二十五页，共四十页，2022年，8月28日1.光轴在该方向上o光、e光的传播速度相同，折射率相同，两光线重合。AB两点的连线为光轴，平行于光轴方向o、e光重合垂直于光轴方向no、ne相差最大，o、e光偏离最大。光轴、主平面、正负晶体第二十六页，共四十页，2022年，8月28日2.主平面----主截面晶体内任一光线和光轴所决定的平面为此光线的主平面。o光、e光都有各自的主平面。o光的振动方向与它的主平面垂直，e光的振动方向与它的主平面平行。垂直入射时，两主平面重合。光轴方解石第二十七页，共四十页，2022年，8月28日3.正负晶体正晶体负晶体如方解石晶体如石英晶体第二十八页，共四十页，2022年，8月28日例.

ABCD为一块方解石的一个截面，光轴方向在屏幕面内且与AB成一锐角q,如图所示.一束平行的单色自然光垂直于AB端面入射.在方解石内折射分解为o光和e光,o光和e光的:第二十九页，共四十页，2022年，8月28日(A)传播方向相同,光矢量的振动方向互相垂直.[C](D)传播方向不相同,光矢量的振动方向不互相垂直.(C)传播方向不相同,光矢量的振动方向互相垂直.(B)传播方向相同,光矢量的振动方向不互相垂直.第三十页，共四十页，2022年，8月28日1.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45

角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为：[B]（A）（B）（C）（D）第三十一页，共四十页，2022年，8月28日2.三个偏振片P1、P2与P3堆叠在一起，P1与P3的片振化方向相互垂直，P2与P1的片振化方向间的夹角为30

。强度为I0的自然光垂直入射到偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光光强为：[C]（A）（B）（C）（D）第三十二页，共四十页，2022年，8月28日3.自然光以60的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知：[B]（A）折射光为线偏振光30

；（B）折射光为部分偏振光，折射角为30

；（C）折射光为线偏振光，折射角不能确定；（D）折射光为部分偏振光，折射角不能确定；第三十三页，共四十页，2022年，8月28日4.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光[B]（A）光强为零；（B）是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。第三十四页，共四十页，2022年，8月28日5.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为：[A](A)1/2;(B)1/5;(C)1/3;(D)2/3.第三十五页，共四十页，2022年，8月28日6.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为:[B]（A）光强单调增加；（B）光强先增加，后有减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。第三十六页，共四十页，2022年，8月28日7.使一光强为I0的平面偏振光先后通过两个偏振片P1和P2.P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角是a

和90，则通过这两个偏振片后的光强I是:[C](B)0.(A)(C)(D)(E)第三十七页，共四十页，2022年，8月28日8.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片。若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为（A）1/2（