複習專題——光的偏振

一、什麼叫偏振？

    波的振動方向對傳播方向的不對稱性叫做偏振，它是橫波區別縱波的一個最明顯標誌。

二、光波具有偏振現象

    光的電磁理論證明，光波中含有電振動矢量E和磁振動矢量H，且都與傳播速度v 垂直。所以光是橫波，具有偏振現象。

三、如何獲得偏振光?

    大學物理課程中，學習了獲得偏振光的三種方法，其中包含以下需要掌握的知識點。

1、利用偏振片獲得偏振光

理論依據：物質的二向色性。

知識點：

（1）自然光通過偏振片後，變為偏振光，且光強度減半。

（2）馬呂斯定律：偏振光通過偏振片後仍為偏振光，且光強遵從馬呂斯定律I=I0cos2θ

2、利用玻璃片堆獲得偏振光

理論依據：自然光在各向同性介質界面上反射和折射時的實驗規律。

知識點：

（1）布儒斯特定律 tani0 = n2/n1

（2）布儒斯特現象發生時，反射光線是線偏振光，光振動方向垂直入射面；折射光線是部分偏振光，光振動方向垂直入射面的光的光強弱一點，在入射面內的光的光強強一些。

（3）反射光線和折射光線是相互垂直的。

3、利用晶體偏振器件獲得偏振光

理論依據：晶體的雙折射現象。

知識點：

（1）o光和e光都是線偏振光

（2）由惠更斯原理解釋光的雙折射現象。

四、例題

例1：一光束是自然光和線偏振光的混合。當它通過一偏振片時，發現透射光的強度取決於偏振片的取向，並可變化5倍。求入射光束中兩種光的強度各佔總入射光強度的幾分之幾？

解：設入射光束中自然光光強為I0，線偏振光的光強為I1，（利用自然光通過偏振片後強度減半和馬呂斯定律），則通過偏振片後，最大光強 Imax=I0/2+I1 ，最小光強Imin=I0/2，由題意，Imax=5Imin 代入求得

 I1= 2I0 所以 I0/(I1+ I0)=1/3，I1/( I1+I0)=2/3

例2：

例3：一束自然光，以某一角度射到平行平面玻璃板上，反射光恰為線偏振光，且折射光的折射角γ為32°，試求：（1）自然光的入射角，（2）玻璃的折射率；（3）玻璃板下表面的反射光、透射光的偏振狀態。

解：（1）由布儒斯特定律知，反射光為線偏振光時，反射光線和折射光線相互垂直，即i0+γ=90°，所以自然光的入射角

i0=90°-γ=90°-32°=58°  

（2）根據布儒斯特定律tani0 = n2/n1和n1=1（視為空氣）得，玻璃的折射率 n2= n1tani0 =1×tan58°=1.6 

（3）根據介質界面上反射和折射時的實驗規律，玻璃板下表面的反射光是線偏振光，透射光是部分偏振光。

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