第十一章 几何光学器件与波动光学

大学物理

主讲老师：XX绪论第2章

质点动力学第1章

质点运动学第3章

刚体力学基础第4章

静电场第5章

恒定磁场第6章

电磁感应第7章

气体动理论第8章

热力学基础第9章

机械振动第10章

机械波第11章

几何光学器件与波动光学

第12章

相对论、天体物理与宇宙学第13章

量子物理基础11.1重要的几何光学器件及其应用11.2光的干涉11.3光的衍射11.4光的偏振第11章几何光学器件与波动光学学习目标了解几何光学仪器的成像原理掌握相干光的相干条件及获得相干光的方法掌握光程、光程差的定义与费马原理掌握杨氏双缝干涉和劳埃德镜干涉的原理掌握劈尖干涉和牛顿环干涉的原理掌握夫琅禾费衍射的原理了解光学仪器的分辨本领掌握光栅衍射的规律了解光的偏振现象，掌握马吕斯定律及布儒斯特定律固执于光的旧有理论的人们，最好是从它自身的原理出发，提出实验的说明。 ——托马斯·杨课程引入光，究竟是什么？它是清晨唤醒我们的第一缕阳光，也是我们眼中五彩斑斓的世界本身。但光的魔力远不止于此：它既能像笔直的箭精准穿越空间，也能像悠扬的乐曲在传播中起伏荡漾。今天，让我们一起揭开光的神秘面纱，探索那些隐藏在日常生活中的光学魔法吧。几何光学——光的“直线”魔法秀波动光学——光的“舞蹈”交响曲智能手机摄像头集成了多组精密透镜，利用光的直线传播与折射原理，将广阔的现实世界“压缩”成微小的清晰影像。电影院的偏振光技术让左右眼接收不同画面，大脑将其融合为立体影像，让波动光学带来了震撼的视觉体验。11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.1薄透镜目前，人们已经利用几何光学原理制造出各种各样的几何光学器件，如透镜、棱镜、平面镜等。这些器件被进一步巧妙组合，构成了一些实用的几何光学仪器。下面主要对透镜进行介绍，并详细阐述其应用。透镜是一种由曲面组成、能使光发生会聚或发散的几何光学器件。根据厚度的不同，透镜可分为凸透镜（即中心比边缘厚的透镜）和凹透镜（即边缘比中心厚的透镜）。凸（凹）透镜双凸（凹）透镜（即两面凸（凹）的透镜）平凸（凹）透镜（即一面平、一面凸（凹）的透镜）凹凸透镜（即一面凹、一面凸（凹）的透镜）11.1重要的几何光学器件及其应用目前，人们已经利用几何光学原理制造出各种各样的几何光学器件，如透镜、棱镜、平面镜等。这些器件被进一步巧妙组合，构成了一些实用的几何光学仪器。在我国古代的《淮南·万毕术》中，记载了一种神奇的“取火术”：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则生火。”意思就是，把冰块削成圆形，对着太阳，就能把艾草点燃。水火本不相容，为什么透明的冰块反而能生火？如果让你来当这位“古代科学家”，你觉得冰块需要被削成中间厚边缘薄，还是中间薄边缘厚的形状，才能把太阳光“抓”住并点燃艾草呢？11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.1薄透镜透镜是一种由曲面组成、能使光发生会聚或发散的几何光学器件。根据厚度的不同透镜凸透镜（即中心比边缘厚的透镜）双凸透镜（即两面凸的透镜）平凸透镜（即一面平、一面凸的透镜）凹凸透镜（即一面凹、一面凸的透镜）凹透镜（即边缘比中心厚的透镜）双凸透镜平凹透镜凸凹透镜组成薄透镜材料的折射率薄透镜两镜面的曲率半径像方折射率像距，即从像点到薄透镜主平面的距离物距，即从物点到薄透镜主平面的距离物方折射率11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.1薄透镜（1）近轴条件就是只允许那些靠近光轴且与光轴的夹角非常小的光线参与成像。光轴是穿过薄透镜曲率中心的直线，它是一条假想的基准直线。曲率中心是薄透镜镜面所在球体的球心。（2）曲率半径是薄透镜所在球体的半径，即从曲率中心到镜面任意点的距离。提

示11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.1薄透镜11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.1薄透镜11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>1.显微镜利用透镜组合成的几何光学仪器你知道有哪些吗？它们的原理又是什么呢？显微镜照相机光学影像测量仪望远镜显微镜是用来观察微小物体或物体微细结构的几何光学仪器。它由物镜（即靠近物体的透镜）和目镜（即靠近人眼的透镜）等组成，其光路示意图如图所示。11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>1.显微镜11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>1.显微镜成像原理目镜的像方焦距11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>1.显微镜物镜的像方焦距物镜的物方焦距目镜的物方焦距11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>1.显微镜张角是物体两端点对透镜、人眼等所张开的角度。它可以用来描述物体被“看到”的范围大小。提

示11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>2.望远镜望远镜是用来观察远方物体的几何光学仪器，它可分为折射望远镜、反射望远镜和折反射望远镜：折射望远镜是用透镜作物镜的望远镜，它可分为用凹透镜作目镜的伽利略望远镜和用凸透镜作目镜的开普勒望远镜反射望远镜是用反射镜作物镜的望远镜，它包括牛顿望远镜、卡塞格林望远镜、格里高利望远镜等几种类型折反射望远镜是一种结合折射与反射光学器件、通过校正轴外像差来提升成像质量的望远镜，其中施密特望远镜较著名11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>2.望远镜成像原理以开普勒望远镜为例研究成像原理，其光路示意图如图所示：11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>2.望远镜11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>3.照相机照相机简称相机，是用来形成影像并在感光介质上记录影像的几何光学仪器。照相机镜头光圈快门……在传统照相机中，感光介质主要是胶卷在数码照相机中，感光介质主要是电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）照相机工作时，物体光信号经过镜头（即物镜）后，会在感光介质上形成倒立实像，然后感光介质通过化学反应或信号转换记录其上的实像。照相机的光路示意图11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>3.照相机照相机镜头内含光圈，它具有控制光照度（即单位面积上接收的光通量）和影响景深（即允许清晰成像的物点前后空间范围）的作用。通常情况下，光圈直径越大，曝光量（即感光介质上的光照度与曝光时间的乘积）越大，景深越浅。另外，还可以利用快门调节曝光时间来控制曝光量。当使用照相机时，应兼顾光圈、曝光量和曝光时间三者的关系，进行适当调节。11.1重要的几何光学器件及其应用11.1.2几何光学仪器>4.光学影像测量仪光学影像测量仪是基于CCD，通过透镜对物体进行成像，并利用测量软件精准测量物体几何尺寸的几何光学仪器。光学影像测量仪工作时，物体光信号经过透镜放大并在CCD上成像，CCD将其转换为数字信号并输送到计算机上，最后利用测量软件来处理这些数字信号，从而获得物体的几何尺寸。11.2光的干涉11.2.1光源与光的相干性>1.光源在物理学中，光源是能发出一定波长电磁波的物体，如太阳、发光的白炽灯、点燃的蜡烛等。光源分类方法较多：光源天然光源人造光源根据来源不同普通光源激光光源根据性质不同点光源面光源线光源根据大小不同11.2光的干涉11.2.1光源与光的相干性>1.光源对于光源（以下若未特殊说明，均是指普通光源），大量原子或分子的运动状态发生变化时会自发辐射出光，这种辐射有以下两个基本特点：（1）间歇性。原子或分子每次发光持续时间极短，约为10-8s。因此，其每次只能发出有限长的光波列。（2）独立性。光源中原子或分子是各自独立地发出一个个光波列的，它们的发出是随机的，彼此没有任何联系。光波的振动可以用相互垂直的电场强度E和磁场强度H来表征。其中，对人眼或底片起作用的是E，通常将它称为光矢量，光矢量的振动称为光振动。光是一定波长的电磁波，而光波是光的波动形式，它具有波长、频率、振幅等波动性。提

示11.2光的干涉11.2.1光源与光的相干性>2.光的相干性干涉现象是两列或两列以上的光波在空间叠加，导致某些区域光强始终加强，另一些区域光强则始终减弱，从而形成稳定分布明暗条纹的现象，它是波动的基本特征之一。要想产生稳定的干涉现象，光波必须满足相干条件，即频率相同、振动方向相同和相位差恒定。满足相干条件的光波称为相干光，相应的光源称为相干光源。通常情况下，不同原子或分子在同一时刻发出的光波列，以及同一原子或分子在不同时刻发出的光波列，在频率、振动方向及相位上各不相同，不满足相干条件。因此，两个光源或同一光源的两个不同部分发出的光波通常不会产生干涉现象。11.2光的干涉11.2.1光源与光的相干性>2.光的相干性为了从光源中获得相干光，需要设法将光源上同一点发出的光分成两束，使它们经过不同传播路径后在空间中相遇，从而满足相干条件。将同一点发出的光分成两束的方法有分波阵面法和分振幅法：分波阵面法是通过将光源的波阵面分成两部分来获得相干光的方法分振幅法是利用光在不同介质分界面上的反射和折射，将入射光的振幅分解为若干部分来获得相干光的方法在干涉现象中，相位差的计算非常重要。当两束相干光在同一均匀介质中传播时，其在相遇点的相位差仅取决于两者的几何路程之差。然而，当两束相干光在不同介质中传播时，相位差就不能单纯由几何路程之差决定。为了方便计算相干光在不同介质中传播时的相位差，需要引入光程和光程差的概念。11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>1.光程11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>1.光程11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>2.光程差11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>2.光程差11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>3.费马原理（a）（b）变分法是数学领域中一种求取泛函（函数的函数）极值的方法。提

示知识拓展-透镜的等光程性11.2光的干涉11.2.2光程、光程差与费马原理>3.费马原理平行光垂直入射平行光斜入射11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉对于通过分波阵面法获得相干光的实验，杨氏双缝干涉实验简单，最能直观说明该方法的基本原理，而劳埃德镜干涉实验能够进一步揭示反射光产生相位突变的原因，下面将分别介绍这两种实验。1801年，英国物理学家托马斯·杨首先通过实验观察到了光的干涉现象，并用波动理论给予了解释，证实了光的波动理论。11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉在杨氏双缝干涉实验中，可以先拍摄干涉条纹图像，然后通过训练好的AI模型来自动定位明纹中心、精确计算条纹间距，并直接输出波长。与人工测量相比，该方法更快、更准。另外，若实验环境不理想导致干涉条纹模糊，则可以通过训练AI模型实现对干涉条纹的降噪，从而得到清晰图像，以便后续分析与计算。提

示例题解：11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>1.杨氏双缝干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>2.劳埃德镜干涉11.2光的干涉11.2.3分波阵面干涉>2.劳埃德镜干涉计算两束相干光的光程差时，除了计算由两束相干光通过不同介质和几何路程引起的光程差之外，还要考虑由半波损失造成的附加光程差。提

示11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉光在透明薄膜上下表面反射后相互叠加而产生的干涉现象称为薄膜干涉。日常生活中，在水面漂浮的油膜、阳光照射下的肥皂泡、昆虫的翅膀及照相机的镜头等地方都可以看到彩色条纹，这些彩色条纹就是薄膜干涉的结果。薄膜干涉通过分振幅法获得相干光，主要分为等倾干涉和等厚干涉两类，下面将分别介绍。11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉提

示11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉（1）例题11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉解：例题解：11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉例题解：11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>1.等倾干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉产生等厚干涉的典型装置有劈尖和牛顿环。1）劈尖干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉1）劈尖干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉1）劈尖干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉1）劈尖干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉1）劈尖干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉1）劈尖干涉（a）（b）（c）例题解：11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉2）牛顿环干涉（a）（b）11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉2）牛顿环干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉2）牛顿环干涉11.2光的干涉11.2.4分振幅干涉>2.等厚干涉2）牛顿环干涉在工业生产中，常用牛顿环来检验透镜的质量。将透镜的曲面放置在一块平板玻璃上，在平行单色光垂直照射后：若能观察到一系列清晰、完整、规则的牛顿环，且牛顿环内疏外密，则说明透镜质量较好相反，若牛顿环出现扭曲、变形等，则说明透镜存在凹凸不平、有划痕等缺陷11.2光的干涉11.2.5迈克耳孙干涉仪为了研究光速问题，美国物理学家迈克耳孙设计了一种分振幅双光束干涉装置，这就是迈克耳孙干涉仪，其光路示意图如图所示。11.2光的干涉11.2.5迈克耳孙干涉仪11.2光的干涉11.2.5迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪对近代物理的发展具有重要意义，现代科技中的多种干涉仪，如马赫-曾德尔干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、特外曼-格林干涉仪等，都是从它发展而来的。通常情况下，光是沿直线传播的。然而，若光在传播过程中遇到障碍物，则会偏离直线而进入障碍物的几何阴影区并形成光强不均匀分布的现象，这种现象称为衍射现象，它也是波动的基本特征之一。当平行光穿过一个宽度可调的狭缝时：若狭缝的宽度比光的波长大得多，则在屏幕上会出现与狭缝等宽且边界清晰的光斑，这时光可看作是沿直线传播的，如图（a）所示若狭缝的宽度不断缩小，直至可与光的波长相当，则屏幕上的光斑亮度减弱而范围扩大，并在几何阴影区出现明暗相间的条纹，称为衍射图样，如图（b）所示另外，当光通过方孔、圆孔等障碍物时也会产生衍射现象。11.3光的衍射11.3.1光的衍射现象（a）（b）衍射现象的实验装置一般由光源、障碍物和屏幕组成。根据三者相互位置的不同，光的衍射可分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。光源及屏幕（或二者之一）与障碍物的距离为有限远时的衍射称为菲涅耳衍射，如图（a）所示光源及屏幕与障碍物的距离为无限远时的衍射称为夫琅禾费衍射，如图（b）所示，在实验室中，可利用两个透镜来观察夫琅禾费衍射，如图（c）所示11.3光的衍射11.3.1光的衍射现象（a）菲涅耳衍射（b）理想的夫琅禾费衍射（c）实际的夫琅禾费衍射荷兰物理学家惠更斯在观察和研究大量水波传播过程后，提出了描述波传播规律的基本原理，即在波传播的过程中，波阵面上的每一点都可以看作发射子波的波源，在其后的任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面，该原理称为惠更斯原理。惠更斯原理只能解释光在传播过程中遇到障碍物后偏离直线的现象，但不能解释光强重新分布的现象，即出现明暗相间的条纹。法国物理学家菲涅耳根据波的叠加原理和干涉现象，提出了“子波相干叠加”的思想，对惠更斯原理进行了补充。菲涅耳假定：从同一波阵面上各点发出的子波，在空间中相遇时会进行相干叠加，相遇点的振动是这些子波相干叠加的结果。11.3光的衍射11.3.2惠更斯-菲涅耳原理对于任何波动，不论是机械波还是电磁波，不论其传播介质是均匀的还是非均匀的、是各向同性的还是各向异性的，惠更斯原理都是适用的。惠更斯-菲涅耳原理11.3光的衍射11.3.2惠更斯-菲涅耳原理（1）包络面是与所有子波波阵面相切的公共曲面。（2）计算上图中点P处的振幅时，通常需要进行复杂的积分运算。除少数简单情况外，一般难以直接求解，此时可以借助计算机进行积分运算。提

示对于夫琅禾费衍射，主要介绍障碍物为单缝和圆孔时的情况，即夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射。11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射11.3光的衍射（1）单缝衍射图样的形成11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射11.3光的衍射（1）单缝衍射图样的形成11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（1）单缝衍射图样的形成11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（1）单缝衍射图样的形成不包括

k=0的情形11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（2）单缝衍射图样的特点>1.条纹的宽度及光强分布除中央明纹外，其他级次明纹的宽度均相等，中央明纹的宽度为其他级次明纹宽度的2倍。这与杨氏双缝干涉中干涉条纹等间隔分布明显不同。11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（2）单缝衍射图样的特点>1.条纹的宽度及光强分布11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（2）单缝衍射图样的特点>2.缝宽和波长对衍射图样的影响11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射（2）单缝衍射图样的特点>2.缝宽和波长对衍射图样的影响例题解：11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>1.夫琅禾费单缝衍射11.3光的衍射11.3.3夫琅禾费单缝衍射和夫琅禾费圆孔衍射>2.夫琅禾费圆孔衍射（a）（b）11.3光的衍射11.3.4光学仪器的分辨本领11.3光的衍射11.3.4光学仪器的分辨本领11.3光的衍射11.3.4光学仪器的分辨本领透镜的孔径11.3光的衍射11.3.4光学仪器的分辨本领11.3光的衍射11.3.4光学仪器的分辨本领光阑是光学仪器中限制光束的器件，如开孔屏、透镜的框架等。知识拓展11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>1.光栅衍射现象在单缝衍射中，若缝宽较大，则相邻明纹的间距很狭窄，难以分辨若缝宽较小，则间距会加大，但明纹亮度会减弱这两种情况都很难精准测量条纹宽度。为了解决这个问题，可以利用光栅来获得窄而亮、相邻间距很大的明纹。由许多等宽度、等间距的平行狭缝所组成的光学器件称为光栅，它可分为透射光栅和反射光栅。透射光栅是用于透射光衍射的光栅反射光栅是用于反射光衍射的光栅在实验室中，通常采用透射光栅。制作透射光栅时，需在一块玻璃片上刻划许多等宽度、等间距的平行直线，刻痕处相当于毛玻璃，其不透光，两刻痕之间的部分可透光，相当于狭缝。11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>1.光栅衍射现象当平行单色光垂直照射在光栅上时，每个狭缝都会产生衍射现象，在屏幕上形成衍射图样。由于狭缝宽度相同，因此它们形成的衍射图样也都相同，在屏幕上重合。另外，由于每个狭缝发出的衍射光都是相干光，它们还会产生干涉现象，因此光栅的衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果。11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>2.光栅衍射的规律11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>2.光栅衍射的规律如图所示为一光栅衍射的光强分布曲线。从图（c）中可以明显看出多缝干涉的光强分布曲线（实线）受到单缝衍射的光强分布曲线（虚线）的限制，它们共同影响光栅衍射的光强分布。（a）单缝衍射（b）多缝衍射（c）光栅衍射11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>3.光栅衍射的缺级现象11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>3.光栅衍射的缺级现象11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>4.光栅光谱光栅光谱在科学研究和工业技术中都有广泛的应用。由于不同元素（或化合物）都有特定的光谱，因此可以通过分析某种物质所产生的谱线结构和特征谱线的相对强度来确定该物质的化学成分和含量，这种分析方法称为光谱分析。在天文学中，可以利用该方法来分析遥远的恒星或星云的化学成分。知识拓展——晶体的X射线衍射11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>4.光栅光谱11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>4.光栅光谱知识拓展——晶体的X射线衍射例题解：11.3光的衍射11.3.5光栅衍射>4.光栅光谱11.4光的偏振11.4.1自然光与偏振光>1.自然光光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性。由于光波是横波，因此光矢量在垂直于光传播方向的平面内振动，这一现象称为光的偏振。光矢量在该平面内的振动状态称为偏振态。光的偏振现象充实了光的波动理论。（a）11.4光的偏振11.4.1自然光与偏振光>1.自然光（c）另外，也可用如图（c）所示的方法表示自然光。黑点表示光振动方向垂直于纸面短线表示光振动在纸面内且与传播方向垂直黑点和短线数量相等且间隔均匀，表示自然光中没有哪一个方向上的光振动更占优势。（b）在任意时刻，都可以将各光矢量分解为两个相互垂直的分量，然后将所有光矢量的两个分量分别叠加起来即可得到总光矢量的两个分量，如图（b）所示。11.4光的偏振11.4.1自然光与偏振光>2.偏振光由于产生线偏振光的条件最简单，因此其在生活中最常见，液晶显示屏、偏光太阳镜、部分3D眼镜等都是以其为原理制成的。另外，许多激光光源发出的光也是线偏振光。本章以线偏振光为例来研究偏振光，其示意图如图（a）所示。若光的偏振态处于自然光和偏振光之间，这样的光称为部分偏振光，如图（b）所示。部分偏振光在各方向均有光振动，但其振幅各不相等，且各光振动之间无确定的相位关系。11.4光的偏振11.4.1自然光与偏振光>2.偏振光（a）线偏振光示意图（b）部分偏振光示意图11.4光的偏振11.4.1自然光与偏振光>2.偏振光光源发出的光都是自然光，自然光变为偏振光（以下若无特殊说明均是指线偏振光）的方法主要有3种：①偏振片的吸收②光的反射和折射③晶体的双折射在这些方法中，偏振片的吸收原理简单、现象直观，是应用最广泛的方法；光的反射和折射中包含重要定律，其理论价值突出。下面主要介绍这两种方法。11.4光的偏振11.4.2由介质吸收引起的光的偏振>1.起偏与检偏11.4光的偏振11.4.2由介质吸收引起的光的偏振>1.起偏与检偏（a）（b）可以利用偏振片来检测某一未知光的偏振性。以入射光的传播方向为轴，不断转动偏振片（用作检偏器）。若照射在偏振片上的光为偏振光，则穿过偏振片的光呈现“最亮→最暗→最亮”的交替变化若照射在偏振片上的光为自然光，则穿过偏振片的光没有变化若照