camera（25）
对偏振光的认识，开始于3D偏振电影，其原理很容易理解“左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。”
所以，对于偏振光成像，一直以为应用场景就是sensor经过偏振片之后，接收特定矢量方向的偏振光源，而生成理想的图像。
近期看到皮肤检测仪中也有偏振光模式，至于为何能投射到真皮层尚未可知，但是可以明显对比一般模式下照射的皮肤，很容易被皮肤上的水和油脂所产生的高亮面而误导判断结果，而转用偏振光模式后，可以很清晰地看到清爽的皮肤纹理。一直以为这个偏振光模式中，在sensor前面加了偏振片，是为了接收特定的偏振光源，滤掉其他振幅方向上的光，这样就不会产生强反射面而清晰成像，没想到自己的理解貌似是错误的，源于看到下面一个博友的分析。
“光在其前进方向一边垂直振动一边前进，但是如果平均看，无论是哪个方向，都是以相同强度边振动边前进的话，那么这个光称为自然光或非偏振光。&自然光在物体表面反射后，该反射光的振动强度将发生部分变化，发生变化的部分称为部分偏振光。&但是，当光以某个角度入射透明物体时，其反射只有含前进的、一个面振动的光。&这种状态的光称为完全偏振光，即直线偏振光或平面偏振光。&另外，虽说光在前进中经常发生部分偏振光，但是照片拍摄中遇到的是直线偏振光的情况。&例如，在观看橱窗时，我们经常遇到橱窗外面的风景反射出来，或者发光，看不清橱窗内的陈列。&这是因为橱窗表面的直线偏振光太亮，内部的反射光较弱的缘故，这时如果用偏振光滤光片过滤掉反射光的话，则可以利用内部的反射光进行拍摄，结果可以清晰地拍摄橱窗内的陈列。”[转自
：.cn/dcbbs/d395_282.html]
竟然产生强反射的是偏振光。现实生活的成像中过多的是需要把这种偏振光滤掉，而非接收。
如下述几种应用：
偏振眼镜（驾驶&钓鱼等场景）
在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
汽车车灯和前驾驶窗玻璃
汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开小灯，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45度角，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，即不要熄灯，也不要减速，可以保证安全行车。
摄像机镜头
自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，而且入射角变化时，偏振的程度也有变化。在拍摄表面光滑的物体，如玻璃器皿、水面、陈列橱柜、油漆表面、塑料表面等，常常会出现耀斑或反光，这是由于反射光波的干扰而引起的。如果在拍摄时加用偏振镜，并适当地旋转偏振镜片，让它的透振方向与反射光的透振方向垂直，就可以减弱反射光而使水下或玻璃后的影像清晰。
补充一些基本概念：
光波是，即光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则取向，但统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向是对称的，即具有轴对称性、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为。
完全偏振光
（a）线偏振光
光矢量端点的轨迹为直线，即光矢量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位变化、方向不变，称为线偏振光。
（b）椭圆偏振光
光矢量端点的轨迹为一，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。
（c）圆偏振光
光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢量不断旋转，其大小不变，但方向随时间有规律地变化。
在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，但光振动在某一方向更显著，不难看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加。
通过反射、多次折射、双折射和选择性吸收的方法可以获得平面偏振光。可采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。
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1两个理想、正交的偏振片A、B之间加入一理想的偏振片C,
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淮北煤炭师范学院：光学题库：第四章
光的偏振（2）
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第四章 光的偏振（2）选择题：（共30分）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 [ ]干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强。干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱。干涉条纹的间距不窄，但明纹的亮度减弱。无干涉条纹。2．光强为I0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与入射光强I0之比为 [ ]（A）1/4 （B） 3/4 （C）1/8 （D）3/83．如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为600，假设二者对光无吸收，光强为I0的自然光垂直入在偏振片上，则出射光强为 [ ](A) I0/8 (B) 3I0 /8 (C) I0 /4 (D) 3 I0/44．光强为I0的自然光依次通过两个偏振片和，若的偏振化方向的夹角，则透射偏振光的强度是 [ ](A) I0/4 (B) √3 I0/4 (C) √3 I0/2 (D) I0/8 (E) 3I0 /85．两偏振片堆叠在一起，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1800时透射光强度发生变化为,[ ](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，再减小至零6．一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 [ ](A) 是自然光(B) 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直入射面(C) 是完全偏振光且光矢量的振动方向平行入射面(D) 是部分偏振光7．一束单色平面偏振光，垂直投射到一块用方解石（负晶体）制成的四分之一波片（对投射光的频率）上，如图所示，如果入射光的振动面与光轴成450角，则对着光看从波片射出的光是(A) 逆时针方向旋转的圆偏振光(B) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光(C) 顺时针方向旋转的圆偏振光(D) 顺时针方向旋转的椭圆偏振光8．一束圆偏振光通过二分之一波片后透出的光是(A) 线偏振光 (B) 部分偏振光(C) 和原来旋转方向相同的圆偏振光(D) 和原来旋转方向相反的圆偏振光9．一单色平面偏振光，垂直投射到一块用石英（正晶体）制成的四分之一波片（对投射光的频率）上，如图所示 。如果入射光的振动面与光轴成300角，则对着光看从波片射出的光是(A) 逆时针方向旋转的圆偏振光(B) 逆时针方向旋转的椭圆偏振光(C) 顺时针方向旋转的圆偏振光(D) 顺时针方向旋转的椭圆偏振光10．一束单色线偏振光其偏振化方向与1/4波片的光轴夹角α =π/4。此偏振光经过波片后[ ](A)仍为线偏振光 (B) 振动面旋转了(C) 振动面旋转了 (D) 变为圆偏振光二、填空题一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片方向成450角。已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为________.使光强为I0的自然光依次垂直通过三块偏振片P1、P2和P3。与的偏振化方向成450角。则透过三块偏振片的光强I为__________如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝S，在屏幕上能看到干涉条纹。若在双缝S1和S2的前面分别加一同质同厚的偏振片P1、P2,则当P1与P2的偏振化方向相互_______时，在屏幕上仍能看到很清楚的干涉条纹。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________，反射光矢量的振动方向________，透射光为_________。如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为________.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i0=arctg(n2/ n1)，i≠i0 试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短线把振动方向表示出来。用方解石晶体(no&ne)切成一个顶角A = 300的三棱镜，其光轴方向如图，若单色自然光垂直AB面入射（见图）。试定性的画出三棱镜内外的光路，并画出光矢量的振动方向。圆偏振光通过四分之一波片后，出射的光一般是________偏振光。一束钠自然黄光(λ=589.3×10-9m)自空气(设n=1)垂直入射方解石晶片的表面，晶体厚度为0.05 mm，对钠黄光方解石的主折射率no=1.6584、ne =1.4864，则o、e两光透过晶片后的光程差为______μm，两光透过晶片后的位相差为______rad (弧度)一束自然光入射在尼科耳棱镜上，如图。请定性画出折射光线，并注明折射光线光矢量的振动方向。波长为600 nm的单色光，垂直入射到某种双折射材料制成的四分之一波片上。已知该材料地非寻常光的主折射率为1.74，对寻常光的折射率为1.71，则此波片的最小厚度为_________如图所示，一束线偏振光垂直的穿过一个偏振片M和一个1/4波片N，入射线偏振光的光振动方向与1/4波片的光轴平行，偏振片M的偏振化方向与1/4波片光轴的夹角为450，则经过M后光是_______偏振光；经过N后的光是______偏振光原来为光学各向同性的介质，在机械应为作用下，显现出光学各向异性即产生双折射现象，称为________效应；在外加电场作用下，发生双折射现象，称为_________效应；在外加磁场的作用下，发生双折射现象，称为_________效应。三、计算题两个偏振片叠在一起，一束单色自然光垂直入射。（1）若认为偏振是理想的（对投射部分没有反射和吸收），当连续穿过两个偏振片后的透射光强为最大透射光强的1/3时，两偏振片偏振化方向间的夹角α为多大？ （2）若考虑到每个偏振片因吸收和反射而使透射光部分的光强减弱5%，要使透射光强仍如（1）中得到的透射光强，则此时α应为多大？有三个偏振片叠在一起，已知第一个与第三个的偏振化方向相互垂直。一束光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角为多大时，该入射光连续通过三个偏振片之后的光强为最大。一束单色自然光以入射角500从空气入射到一块方解石晶体的表面上，方解石的光轴平行方解石表面且入射面垂直，求方解石中的两条折射线间的夹角。已知no=1.658、ne=1.486。空气的折射率取为1一束单色自然光自空气(n = 1)入射到一块方解石晶体上，晶体光轴方向如图所示，其主折射率no = 1.658、ne =1.486，已知晶体厚度d = 2.00 cm，入射角I = 600。求a、b两透射光间的垂直距离；两束透射光中，哪一束在晶体中是寻常光？哪一束在晶体中是非寻常光？透射光的光矢量振动方向如何？并请在图中注明。一束单色自然光（波长λ=589.3×10-9 m）垂直入射在方解石晶片上，光轴平行于晶片的表面，如图。已知晶片厚度d = 0.05 mm，对该光方解石的主折射率no=1.658、ne =1.486。求o、e两光束穿出晶片后的光程差?Lo、e两光束穿出晶片后的位相差?Φ6．用方解石制作对钠黄光（波长λ=589.3×10-9 m）适用的四分之一波片请指出应如何选取该波长的光轴方向；对于钠黄光，方解石的主折射率分别为no=1.658、ne=如图所示，在两个偏振化方向互相平行的偏振片P1和P2之间插入一块厚度为d的方解石晶片，用波长为λ=5000?的单色平行自然光垂直入射时，透过检偏器P2的光强恰好为零。已知此方解石晶片的光轴C与起偏器P1的偏振化方向间的夹角α=450，光轴与晶片表面平行，方解石的主折射率no=1.66、ne=1.49。求此方解石晶片可能的最小厚度d。在两个相互正交的尼科耳棱镜之间放一块水晶的旋光晶片（光轴垂直水晶的表面），如图，入射光为纳黄光（λ=589.3×10-9 m），对此波长水晶的旋光率α =21.750/mm，若使出射光最强，求晶片的最小厚度。一束单色线偏振光(λ=589.3×10-9 m)沿光轴方向通过水晶块，如图。已知对右、左旋圆偏振光的水晶折射率分别为nR=1.55812、nL =1.54870，若通过晶体和右旋和左旋圆偏振光所发生的位相差为π，则晶体厚度l为多大？四、证明题如图安排的透光介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅰ，两个交界面相互平行。一束自然光由Ⅰ中入射。试证明：若i为起偏角，则Ⅱ、Ⅰ交界面上的反射光为完全偏振光。图中表示的是克尔开关（或克尔调制器）的示意图，两个尼科耳M、N正交，它们的偏振取向与电场方向分别成 第1题±450角。克尔盒为盛有介质的二端透光的容器，内有一个平行板长为l,板间距为d 。在不加电场时，没有光通过尼科耳N，若给极板加电压U,第2题则有光通过尼科耳N 。此时两偏振光间产生的位相差为σ =2πk l U2/d2试由克尔效应表示式?n=n∥-n⊥=ne-no=λkE2推导出上式五、改错题用方解石晶体(no&ne)切成的一个正三角形棱镜，其光轴方向如图所示。若单色自然光以入射角i入射并产生双折射。图中定性画出的折射光及光矢量振动方向是否正确？若有错误请另画出图予以改正。用方解石晶体(no&ne)切成的一个顶角∠A=π/6的三棱镜，其光轴方向如图所示。单色自然光垂直入射到棱镜AB面上。图中定性所画出的折射光光路及光矢量振动方向是否正确？若有错误请另画以改正。六、问答题 第1题试写出马吕斯定律的数学表达式，并说明式中各符号代表什么。如图所示，三种透明介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的折射率分别为n1、n2、n3它们之间的两个交界面互相平行。一束自然光以起偏角i0由介质Ⅰ射向介质Ⅱ，欲使在介质Ⅱ和介质Ⅲ的交界面上的反射光也是线偏振光，三个折射率n1、n2和n3之间应满足什么关系？假设石英的主折射率no和ne与波长无关。某块石英晶片对波长为7000?的光是四分之一波片。当波长为3500?的线偏振光垂直入射到该晶片上、且其振动方向与晶片光轴成角450时，透射光的偏振状态是怎样的？第6．2题 第5．2题
课件名称：课件分类：物理课件类型：试卷习题文件大小：243.39KB下载次数：8评论次数：1用户评分：8
7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.偏振片及其应用
偏振光及其应用
【实验目的】
了解偏振片的用途，利用偏振片产生及检验偏振光。
【实验器材】
若干组偏振片。
【实验原理】
一个偏振器只允许在一个特定平面内振动的光通过，这个平面称为偏振面，这个偏振方向称为偏振器的透光轴。非偏振光在垂直于传播方向平面内的所有方向上都有光振动。如果自然光入射到一个理想偏振器上，则只有一半光可以通过偏振器。而实际上并没有“理想”偏振器，它们都有吸收，所以只有不到一半的光可以通过偏振器。
透射光只在一个平面内偏振。如果这个偏振光入射到第二个偏振器上，而这个偏振器的透光轴垂直于入射光的偏振平面，则没有光可以透过第二个偏振器。然而，如果第二个偏振器与第一个偏振器的透光轴不垂直，则偏振光电场的某些部分会与第二个偏振器的透光轴位于同一方向。这样，有些光就可以透过第二个偏振器，如图24-1所示。偏振光电场的该分量，可由下式得出：
&&&&&&&&&&&&&&& （24-1）
因为光强度随电场的平方而变化，所以透过第二个偏振器的光强度就可由下式得：
&&&&&&&&&&&&&&& （24-2）
这里，是透过第一个偏振器的光强度，是两个偏振器的透光轴之间的夹角。
下面考虑两种极端的情况：
1．如果等于零，第二个偏振器与第一个偏振器的光轴平行，的值等于1，则透过第二个滤光器的光强等于透过第一个滤光器的光强度。这种情况下，透射光的强度达到最大值。
图 24-1 偏振器光的吸收原理图
2．如果等于90度，第二个偏振器与第一个偏振器的偏振平面垂直， 的值等于0，则没有光透过第二个偏振器。这种情况下，透射光的强度达到最小值。
这些结果假定了光的吸收仅是偏振器的作用。事实上，大多数偏振膜并不清晰的，而偏振膜的颜色也会影响光的吸收。
【实验操作与现象】
1．用一块偏振片检验某一光源发出的光是否是偏振光，其光源可以是普通白炽灯、太阳光及由双折射晶体射出的光等。
2．用一块偏振片产生偏振光，并用另一块偏振片检验由此产生的偏振光。操作者双手各拿一块偏振片，让偏振片对着光源，转动任一块偏振片，观察光源亮度有无变化。
【注意事项】
1．由于偏振片易碎，所以操作时要小心，转动时要拿稳。
物理演示实验室.2005君，已阅读到文档的结尾了呢~~
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