且振动面垂直入射面课件

§13.5

光的偏振横波和纵波都能产生干涉和衍射现象，而偏振是横波所特有的性质。光的偏振现象表明光是横波。波的振动方向相对于传播方向的不对称性，叫偏振。机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝§13.5光的偏振横波和纵波都能产生干涉和1自然光

普通光源发出的光，光矢量E在垂直于传播方向的平面内的取向完全随机分布，没有哪一个方向占优势。从统计上看E

的平均振幅在平面内沿任一方向都相等，这样的光叫自然光。XYZ一、自然光与偏振光简单表示法自然光普通光源发出的光，光矢量E在垂直于传播2

自然光经过某些物质的反射、折射或吸收后，可能只保留某一方向的光振动。这种只有某一固定方向振动的光叫做线偏振光或完全偏振光，简称偏振光。完全偏振光光振动平行屏幕光振动垂直屏幕振动面u自然光经过某些物质的反射、折射或吸收后，可3部分偏振光垂直屏幕的光振动较强平行屏幕的光振动较强部分偏振光垂直屏幕的光振动较强平行屏幕的光振动较强4二、偏振片的起偏与检偏偏振片晶体（如硫酸金鸡钠硷）对相互垂直的两个光振动分量具有选择吸收的性能，称为二向色性。将这种晶体涂敷于透明薄片上，就成为偏振片。偏振片是常用的起偏器和检偏器，每个偏振片上都标有偏振化方向。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

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，这个方向叫偏振片的偏振化方向.二、偏振片的起偏与检偏偏振片晶体（如硫酸金鸡5用偏振片检验光的偏振态消光线偏振光强度变，无消光部分偏振光强度不变自然光偏振化方向偏振片转一周用偏振片检验光的偏振态消光线偏振光强度变，无消光部分偏振光强6且振动面垂直入射面课件7P1P2三、马吕斯定律（法国物理学家E.LouisMalus1775-1812)（1808年发现）检偏器起偏器NM——马吕斯定律。P1P2三、马吕斯定律检偏器起偏器NM——马吕斯定律。8例有两个偏振片,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.解设两束单色自然光的强度分别为和.经过起偏器后光强分别为和.经过检偏器后例有两个偏振片,一个用作起偏器,一9在两块正交偏振片之间插入另一块偏振片，光强为的自然光垂直入射于偏振片，讨论转动透过的光强与转角的关系.讨论在两块正交偏振片10且振动面垂直入射面课件11空气反射光部分偏振光，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.理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关.1.光反射与折射时的偏振玻璃四、反射光和折射光的偏振空气反射光部分偏振光，垂直于入射面的振动12DavidBrewster,1781-1868,苏格兰物理学家,英国光学家.爱丁堡大学教授、校长.于1812年提出.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。当时，1）反射光和折射光互相垂直.讨论玻璃空气布儒斯特定律DavidBrewster,1781-1868,苏格兰13

2）根据光的可逆性，当入射光以角从介质入射于界面时，此角即为布儒斯特角.玻璃玻璃2）根据光的可逆性，当入射光以角14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5-7.5%,大部分光将透过玻璃.利用玻璃片堆产生线偏振光注意对于一般的光学玻璃,15

《双折射狂欢》摄影：KatrinaPutker

2007年尤里卡科学摄影大赛的获奖作品。此图利用了双折射的光学现象：光穿过某种物质时，会经历两个折射率，产生彩虹效应。这一技术被应用到类似的餐桌背景中，作者用手对塑料材料进行了挤压，以提高整体效果。五、晶体的双折射《双折射狂欢》摄影：KatrinaPutker16动光学双折射现象波

动光学五、晶体的双折射寻常光o和非寻常光e恒量玻璃折射定律方解石晶体动光学双折射现象波动光学五、晶体的双折射寻17光通过双折射晶体光通过双折射晶体18

寻常光线—o光(ordinarylight)服从折射定律的光线

非常光线—e光(extraordinraylight)

不服从折射定律的光线（一般情况，非常光线不在入射面内）实验证明：o光、e光均为偏振光ACBoeDeo寻常光线—o光(ordinarylight)服从折射定律19

产生双折射的原因o光波阵面

光波阵面光轴

寻常光线在晶体中各方向上传播速度相同.

常量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.产生双折射的原因o光波阵面光波阵面20方解石晶体光轴在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象,称这一方向为晶体的光轴.光轴AB光轴光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴；几何光学中透镜的光轴指通过透镜中心的直线。方解石晶体光轴在方解石这光轴AB光轴21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。如石英、红宝石、方解石等。如云母、硫磺等。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。22尼科耳棱镜取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部分，使主截面上的角度为68度。

将晶体沿着垂直于主截面及两端面的连线切开，再用加拿大树胶粘合起来。尼科耳棱镜取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部23尼科耳棱镜前半个棱镜中的o光射到树胶层中产生全反射，e光不产生全反射，能够透过树胶层，所以自尼科耳棱镜出来的偏振光的振动面在棱镜的主截面内尼科耳棱镜前半个棱镜中的o光射到树胶层中产生全反射，e光不产24尼科耳棱镜可用于起偏和检偏尼科耳棱镜可用于起偏和检偏25

偏振光通过某些物质后，其振动面将以光的传播方向为轴线转过一定的角度.1.旋光现象2.旋光物质

能产生旋光现象的物质.（如石英晶体、糖溶液、酒石酸溶液等）起偏器，检偏器，盛有液体旋光物质的管子.3.旋光仪观察偏振光振动面旋转的仪器.六、偏振光应用举例---旋光现象

264.对于旋光性物质的溶液设为偏振光通过旋光物质后振动面所转过的角度为旋光物质的浓度为旋光物质的透光长度为一与光的波长、温度有关的常量，旋光率.5.对于固体旋光物质

为一与旋光物质及入射光的波长有关的常量.4.对于旋光性物质的溶液设27偏振光的应用:1、制作偏振摄像镜头、太阳镜等光学器件。

在雪地、海洋上或夏日阳光充足的白天，反射光很强，由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，为保护视力，可戴一副只能透射竖直方向偏振光的眼镜，或在望远镜前加偏振片，便可挡住部分的散射光。

在强光下摄影时，反光强烈，为使成像后光线谐调、柔和，可在摄影机前头加偏振片，旋转偏振片可减少入射的反射光光强。相机镜头加偏振片前后照片对比偏振光的应用:1、制作偏振摄像镜头、太阳镜等光学器件。282、汽车车灯、车窗、飞机舷窗等的制作。汽车夜间汇车时，为了避免双方车灯的眩目，司机需要打近光，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成450角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在夜间行驶时，既不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。2、汽车车灯、车窗、飞机舷窗等的制作。汽车293、观看立体电影拍摄立体电影时，用两个摄影机同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左、右眼偏振片的偏振化方向分别与左、右放像机上的偏振化方向相同.3、观看立体电影拍摄立体电影时，用两个摄影机30

人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五支眼，三支单眼、两支复眼，每个复眼包含有6300个小眼，这些小眼能根据太阳的偏光确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。4、生物的生理机能与偏振光人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆31尼科耳棱镜BCAD

光光加拿大树胶尼科耳棱镜BCAD光光加拿大树胶32尼科耳棱镜可用于起偏和检偏尼科耳棱镜可用于起偏和检偏33§13.5

光的偏振横波和纵波都能产生干涉和衍射现象，而偏振是横波所特有的性质。光的偏振现象表明光是横波。波的振动方向相对于传播方向的不对称性，叫偏振。机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝§13.5光的偏振横波和纵波都能产生干涉和34自然光

普通光源发出的光，光矢量E在垂直于传播方向的平面内的取向完全随机分布，没有哪一个方向占优势。从统计上看E

的平均振幅在平面内沿任一方向都相等，这样的光叫自然光。XYZ一、自然光与偏振光简单表示法自然光普通光源发出的光，光矢量E在垂直于传播35

自然光经过某些物质的反射、折射或吸收后，可能只保留某一方向的光振动。这种只有某一固定方向振动的光叫做线偏振光或完全偏振光，简称偏振光。完全偏振光光振动平行屏幕光振动垂直屏幕振动面u自然光经过某些物质的反射、折射或吸收后，可36部分偏振光垂直屏幕的光振动较强平行屏幕的光振动较强部分偏振光垂直屏幕的光振动较强平行屏幕的光振动较强37二、偏振片的起偏与检偏偏振片晶体（如硫酸金鸡钠硷）对相互垂直的两个光振动分量具有选择吸收的性能，称为二向色性。将这种晶体涂敷于透明薄片上，就成为偏振片。偏振片是常用的起偏器和检偏器，每个偏振片上都标有偏振化方向。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

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，这个方向叫偏振片的偏振化方向.二、偏振片的起偏与检偏偏振片晶体（如硫酸金鸡38用偏振片检验光的偏振态消光线偏振光强度变，无消光部分偏振光强度不变自然光偏振化方向偏振片转一周用偏振片检验光的偏振态消光线偏振光强度变，无消光部分偏振光强39且振动面垂直入射面课件40P1P2三、马吕斯定律（法国物理学家E.LouisMalus1775-1812)（1808年发现）检偏器起偏器NM——马吕斯定律。P1P2三、马吕斯定律检偏器起偏器NM——马吕斯定律。41例有两个偏振片,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.解设两束单色自然光的强度分别为和.经过起偏器后光强分别为和.经过检偏器后例有两个偏振片,一个用作起偏器,一42在两块正交偏振片之间插入另一块偏振片，光强为的自然光垂直入射于偏振片，讨论转动透过的光强与转角的关系.讨论在两块正交偏振片43且振动面垂直入射面课件44空气反射光部分偏振光，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.理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关.1.光反射与折射时的偏振玻璃四、反射光和折射光的偏振空气反射光部分偏振光，垂直于入射面的振动45DavidBrewster,1781-1868,苏格兰物理学家,英国光学家.爱丁堡大学教授、校长.于1812年提出.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。当时，1）反射光和折射光互相垂直.讨论玻璃空气布儒斯特定律DavidBrewster,1781-1868,苏格兰46

2）根据光的可逆性，当入射光以角从介质入射于界面时，此角即为布儒斯特角.玻璃玻璃2）根据光的可逆性，当入射光以角47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5-7.5%,大部分光将透过玻璃.利用玻璃片堆产生线偏振光注意对于一般的光学玻璃,48

《双折射狂欢》摄影：KatrinaPutker

2007年尤里卡科学摄影大赛的获奖作品。此图利用了双折射的光学现象：光穿过某种物质时，会经历两个折射率，产生彩虹效应。这一技术被应用到类似的餐桌背景中，作者用手对塑料材料进行了挤压，以提高整体效果。五、晶体的双折射《双折射狂欢》摄影：KatrinaPutker49动光学双折射现象波

动光学五、晶体的双折射寻常光o和非寻常光e恒量玻璃折射定律方解石晶体动光学双折射现象波动光学五、晶体的双折射寻50光通过双折射晶体光通过双折射晶体51

寻常光线—o光(ordinarylight)服从折射定律的光线

非常光线—e光(extraordinraylight)

不服从折射定律的光线（一般情况，非常光线不在入射面内）实验证明：o光、e光均为偏振光ACBoeDeo寻常光线—o光(ordinarylight)服从折射定律52

产生双折射的原因o光波阵面

光波阵面光轴

寻常光线在晶体中各方向上传播速度相同.

常量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.产生双折射的原因o光波阵面光波阵面53方解石晶体光轴在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象,称这一方向为晶体的光轴.光轴AB光轴光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴；几何光学中透镜的光轴指通过透镜中心的直线。方解石晶体光轴在方解石这光轴AB光轴54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。如石英、红宝石、方解石等。如云母、硫磺等。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。55尼科耳棱镜取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部分，使主截面上的角度为68度。

将晶体沿着垂直于主截面及两端面的连线切开，再用加拿大树胶粘合起来。尼科耳棱镜取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端切去一部56尼科耳棱镜前半个棱镜中的o光射到树胶层中产生全反射，e光不产生全反射，能够透过树胶层，所以自尼科耳棱镜出来的偏振光的振动面在棱镜的主截面内尼科耳棱镜前半个棱镜中的o光射到树胶层中产生全反射，e光不产57尼科耳棱镜可用于起偏和检偏尼科耳棱镜可用于起偏和检偏58

偏振光通过某些物质后，其振动面将以光的传播方向为轴线转过一定的角度.1.旋光现象2.旋光物质

能产生旋光现象的物质.（如石英晶体、糖溶液、酒石酸溶液等）起偏器，检偏器，盛有液体旋光物质的管子.3.旋光仪观察偏振光振动面旋转的仪器.六、偏振光应用举例---旋光现象

594.对于旋光性物质的溶液设为偏振光通过旋光物质后振动面所转过的角度为旋光物质的浓度为旋光物质的透光长度为一与光的波长、温度有关的常量，旋光率.5.对于固体旋光物质

为一与旋光物质及入射光的波长有关的常量.4.对于旋光性物质的溶液设60偏振光的应用:1、制作偏振摄像镜头、太阳镜等光学器件。