第16章 光的偏振 16.1本章主要内容 16.1.1偏振光的获得方法 (①)反射和折射：一束自然光入射到两种各向同性的介质（折射率分别为1,2）的分界面上，要 发生反射和折射，如果入射角当它满足g。=时，反射光线变为完全偏振光，折射光线变为部分 n. 偏振动光，如果自然光连续通过许多平行玻璃片（玻璃堆），则折射光可近似看作完全偏振光， (2)偏振片：利用某些晶体的二色性（吸收某个方向的光振动，只让垂直这个方向的光振动通 过)。制成人造偏振片。它只允许某个方向的光振动通过，这个方向叫做“偏振化方向”。 (3)晶体的双折射：光线射入各向异性的晶体时，会分裂成两束折射光线，它们都是线偏振光，其 中一束光线的振动方向平行于主截面，称为寻常光线(。光)；另一束光线的振动垂直于主截面， 称为非常光(e光)。 16.1.2马吕斯定律 强度为o的偏振光通过检偏器后强度变为I=I。co2x 其中α是起偏器和检测器的偏振化方向之间的夹角。 16.1.3布儒斯特定律 自然光在折射率分别为”1和n2的两个介质的分界面上发生反射和折射，在反射光中，垂直（于入射面 的)振动比较强，在折射光中，平行振动（在入射面内的）比较强.反射光和折射光都是部分偏振光.若自 然光的入射角满足，=℃tg是时，反射光将为平面偏振光，，称为起偏角或布儒斯特角. n. 16.1.4晶体的双折射现象 当光线进入各向异性晶体时，一般产生两束折射光.一束为寻常光(0光)：另一束为非寻常光（光），它 们都是线偏振光. 16.1.5学习指导 (1)普通光源发射的光波是大量分子或原子辐射出来的电磁波的混合波，其光矢量始终与波的传播 方向垂直，但振动方向却是在极快的不规则的变化中，因此在与光的传播方向垂直的平面上，光振 动的矢量是均匀对称分布的，这样的光称为自然光。 (2)在自然光中，任何方向的光矢量都可分解为两个相互垂直的分矢量。当两个分矢量中去掉某一 个方向的振动，就能获得平面偏振光或称为线偏振光。如果某一个方向的振动被减弱，获得的是部 分偏振光。 (3)能够把自然光变成偏振光的装置称为起偏器，能够用来检验光线是否偏振光的装置称为检偏 器，凡是能作起偏器用的也一定可以作检偏器。 16.2基本训练 16.2.1选择题 1.在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹.若在两缝后放一个偏振片，则
第16章 光的偏振 16.1 本章主要内容 16.1.1 偏振光的获得方法 (1) 反射和折射：一束自然光入射到两种各向同性的介质（折射率分别为n1，n2）的分界面上，要 发生反射和折射，如果入射角i0当它满足 时，反射光线变为完全偏振光，折射光线变为部分 偏振动光，如果自然光连续通过许多平行玻璃片（玻璃堆），则折射光可近似看作完全偏振光． (2) 偏振片：利用某些晶体的二色性（吸收某个方向的光振动，只让垂直这个方向的光振动通 过）。制成人造偏振片。它只允许某个方向的光振动通过，这个方向叫做“偏振化方向”。 (3) 晶体的双折射：光线射入各向异性的晶体时，会分裂成两束折射光线，它们都是线偏振光，其 中一束光线的振动方向平行于主截面，称为寻常光线（ο光）； 另一束光线的振动垂直于主截面， 称为非常光（e光）。 16.1.2 马吕斯定律 强度为 的偏振光通过检偏器后强度变为 其中α是起偏器和检测器的偏振化方向之间的夹角。 16.1.3 布儒斯特定律 自然光在折射率分别为 和 的两个介质的分界面上发生反射和折射,在反射光中,垂直(于入射面 的)振动比较强,在折射光中,平行振动(在入射面内的)比较强.反射光和折射光都是部分偏振光.若自 然光的入射角满足 时,反射光将为平面偏振光, 称为起偏角或布儒斯特角. 16.1.4 晶体的双折射现象 当光线进入各向异性晶体时,一般产生两束折射光.一束为寻常光(O光);另一束为非寻常光(e光),它 们都是线偏振光. 16.1.5 学习指导 (1) 普通光源发射的光波是大量分子或原子辐射出来的电磁波的混合波，其光矢量始终与波的传播 方向垂直，但振动方向却是在极快的不规则的变化中，因此在与光的传播方向垂直的平面上，光振 动的矢量是均匀对称分布的，这样的光称为自然光。 (2) 在自然光中，任何方向的光矢量都可分解为两个相互垂直的分矢量。当两个分矢量中去掉某一 个方向的振动，就能获得平面偏振光或称为线偏振光。如果某一个方向的振动被减弱，获得的是部 分偏振光。 (3) 能够把自然光变成偏振光的装置称为起偏器，能够用来检验光线是否偏振光的装置称为检偏 器，凡是能作起偏器用的也一定可以作检偏器。 16.2 基本训练 16.2.1 选择题 1. 在双缝干涉实验中,用单色自然光,在屏上形成干涉条纹.若在两缝后放一个偏振片, 则
(A)干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强 (B)干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱 (C)干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱. (D)无干涉条纹 2.光强为I。的自然光垂直通过两个偏振片，它们的偏振化方向之间的夹角α=60.设偏振片没有 吸收，则出射光强I与入射光I之比为： (A)1/4.(B)3/4.(C)1/8.(D)3/8. 3.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转动180°时 透射光强度发生的变化为： (A)光强单调增加. (B)光强先增加，后又减小至零. (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. 4.三个偏振片P1,P2与P3堆叠在一起，P与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P的偏振化方向间的夹角 为30°，强度为Io的自然光垂直入射于偏振片P,并依次透过偏振片P1,P2与P3,则通过三个偏振 片后的光强为 (A)Io/4 (B)3Io/8 (C)3Io/32 (D)I0/16 5.一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(B)1/5(C)1/3(D)2/3 6.自然光以60°的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知 (A)折射光为线偏振光，折射角为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 7.自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是 (A)在入射面内振动的完全偏振光 (B)平行于入射面的振动占优势的部分偏振光 (C)垂直于入射面振动的完全偏振光
(A) 干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度加强. (B) 干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度减弱. (C) 干涉条纹的间距变窄,且明纹的亮度减弱. (D) 无干涉条纹 2. 光强为Ι0 的自然光垂直通过两个偏振片,它们的偏振化方向之间的夹角α=600.设偏振片没有 吸收,则出射光强I与入射光I0之比为: (A) 1/4. (B)3/4. (C)1/8. (D)3/8. 3.两偏振片堆叠在一起,一束自然光垂直入射其上时没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转动180°时 透射光强度发生的变化为: (A)光强单调增加. (B)光强先增加,后又减小至零. (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. 4.三个偏振片P1,P2与P3堆叠在一起,P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角 为30°，强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1，P2与P3，则通过三个偏振 片后的光强为 （A）I0/4 (B)3I0/8 (C）3I0/32 (D)I0/16 5.一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λ射光束中自然光与线偏振光的光强比值为 （A）1/2 （B）1/5 （C）1/3 （D）2/3 6．自然光以60°的入射角照射到不知其 折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则知 (A) 折射光为线偏振光，折射角为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 7．自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是 (A) 在入射面内振动的完全偏振光 （B）平行于入射面的振动占优势的部分偏振光 （C）垂直于入射面振动的完全偏振光
(D)垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光 8.一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设入射角等于不儒斯特 角i0,则在界面2的反射光() (A)是自然光 (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 9.自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为 (A)完全偏振光且折射角是30° (B)部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质时，折射角是30° (C)部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角 (D)部分偏振光且折射角是30° 10.ABCD为一块方解石的一个截面，AB为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交 线.光轴方向在纸面内且与AB成一锐角0，入图所示.一束平行的单色光垂直 于AB端面入射.在方解石内折射光分解为0光和e光，O光和e光的 (A)传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直 (B)传播方向相同，电场强度的振动方向不互相垂直 (C)传播方向不同，电场强度的振动方向互相垂直 (D)传播方向不同，电场强度的振动方向不互相垂直 16.2.2填空题 1.设偏振片没有吸收，光强为Io的自然光垂直通过两个偏振片后，出射光强I=Io/8,则两个偏振片的偏 振化方向之间的夹角为 2.一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P,观察通过P的光强的变化过程.若入射光是 光，则将看到光强不变；若入射光是 则将看到明暗交替变化，有时出现全 暗；若入射光是 ,则将看到明暗交替变化，但不出现全暗 3.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过 块理想偏 振片.在此情况下，透射光强最大是原来光强的 倍 4.两个偏振片叠放在一起，强度为Io的自然光垂直入射其上，若通过两个偏振片后光强为Io/8,则此两 偏振片的偏振化方向间的夹角（取锐角）是 若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向 与前后两片的偏振化方向的夹角（取锐角）相等.则通过三个偏振片后的透射光强度为 5.一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃上，就偏振状态来说则反射光为 ,反射光e矢 量的振动方向 ,透射光为 6.某一块火石玻璃的折射率是1.65，现将这块玻浸没在水中(=1.33).欲使从这块玻璃表面反射到水 中的光是完全偏振的，则光由水射向玻璃的入射角应为 7.在以下五个图中，前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然 光.n1.n2为两种介质的折射率，图中入射角。=ct(),i≠，。试在图上画出实际存在的折射光线 和反射光线，并用点或线把振动方向表示出来
（D）垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光 8．一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设入射角等于不儒斯特 角i0,则在界面2的反射光( ) (A) 是自然光 (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 9.自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全偏振光,则知折射光为 (A) 完全偏振光且折射角是30° (B) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为 的介质时,折射角是30° (C) 部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角 (D) 部分偏振光且折射角是30° 10.ABCD为一块方解石的一个截面,AB为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交 线.光轴方向在纸面内且与AB成一锐角θ,入图所示.一束平行的单色光垂直 于AB端面入射.在方解石内折射光分解为O光和e光,O光和e光的 (A) 传播方向相同,电场强度的振动方向互相垂直 (B) 传播方向相同,电场强度的振动方向不互相垂直 (C) 传播方向不同,电场强度的振动方向互相垂直 (D) 传播方向不同,电场强度的振动方向不互相垂直 16.2.2 填空题 1.设偏振片没有吸收,光强为I0的自然光垂直通过两个偏振片后,出射光强I=I0/8,则两个偏振片的偏 振化方向之间的夹角为___________________. 2.一束光垂直入射在偏振片P上,以入射光线为轴转动P,观察通过P的光强的变化过程.若入射光是 __________光,则将看到光强不变;若入射光是_____________,则将看到明暗交替变化,有时出现全 暗;若入射光是____________________,则将看到明暗交替变化,但不出现全暗. 3.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°,至少需要让这束光通过_________块理想偏 振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的______________倍. 4.两个偏振片叠放在一起,强度为I0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片后光强为I0/8,则此两 偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)是_________,若在两片之间再插入一片偏振片,其偏振化方向 与前后两片的偏振化方向的夹角(取锐角)相等.则通过三个偏振片后的透射光强度为_____________. 5.一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃上,就偏振状态来说则反射光为____________,反射光e矢 量的振动方向__________________,透射光为_________. 6.某一块火石玻璃的折射率是1.65,现将这块玻浸没在水中(n=1.33).欲使从这块玻璃表面反射到水 中的光是完全偏振的,则光由水射向玻璃的入射角应为______________. 7.在以下五个图中,前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上,最后一图表示入射光是自然 光.n1.n2为两种介质的折射率,图中入射角 , 。试在图上画出实际存在的折射光线 和反射光线,并用点或线把振动方向表示出来
装世u好Lm n2 n2 1n2 D2 8.用方解石晶体（负晶体）切成一个截面为正三角形的棱镜，光轴方向如图.若自然光以入射角入射 并产生双折射.试定性地分别画出O光和光的光路及振动方向。 :光懒
8.用方解石晶体(负晶体)切成一个截面为正三角形的棱镜,光轴方向如图.若自然光以入射角ⅰ入射 并产生双折射.试定性地分别画出O光和e光的光路及振动方向