第十九章.光的偏振
自然光和线偏振光。
按照光的 电磁波理论，光是 横波，即光矢量 E（我 们可以只考虑电场强度）与光的传播方向垂直，也 就是说处 在与光的传播方向垂直的平面上。那么在这个平面上，由于光矢量的方向与光源有关，因此并不 一定是有确定不变的方向的，这样就出现了所谓偏振现象。
对于自然光而言，不存在有优势 的光矢量方向，因此这种 在任意方向上平均分布的光特意称为 自然 光。
如果光矢量只在一个方向上，就称为线偏振光，或称为平面偏振光。
如果在光矢量分布的平面上，取两个相互正交的方向，在其中一 个方向上的光振动强于另一个方向上 的光振动，则称为部分偏振光，如果只存在了一个方向上的振动分量，就称为完全偏振光。
为了研究光的偏振性 质，我们需要在 实验室里应用一些 装置来从自然光 获取偏振光，这就是起偏振 器。
偏振片的起偏和检偏。马吕斯定律
所谓起偏振器，就是一块偏振片，而偏振片是在两个相互正交的方向上，具有完全不同的光的吸收性 质，在一个方向上对光的吸收比在另一个方向上对光的吸收相差很多，这个方向 称为偏振片的 透光轴。因 此让自然光通 过偏振片时，出射光就具有了偏振性质，而让偏振光通过偏振片，则只有在偏振光的偏振方 向和偏振片的透光轴一致时，才会出现出射光。这就是所谓检偏振器的作用。
线偏振光通过偏振片后，根据偏振光的偏振方向和偏振片的透光轴之间的角度的不同，就会导致出射 光的强度的不同。 它们的关系就是马吕斯定律：
强度为I0的线偏振光通过偏振片后，出射光的强度为：
I=I0cos2a
其中a为偏振光的偏振方向和偏振片的透光轴之间的角度。
反射和折射时光的偏振。
人们通过实验发现 自然光在折射和反射过程中，会出现偏振现象：
（1） 反射光中垂直振动多于平行振动，折射光中平行振动多于垂直振动。
（2） 入射角i满足条件：
tgi=n21 （n21表示折射媒质对入射媒质的相 对折射率）
时，反射光为完全偏振光，只存在垂直振动，并且只占入射光的垂直振 动的一小部分，不存 在平行振动。而折射光则含有垂直振动的大部分和所有的平行振动。这时i称为起偏振角，而 折射光线与反射光线相互垂直。
（3） 如果重复以上过程，例如使用多重的平行玻璃片，就能逐渐增加折射光的偏振程度，从而可以 作为起偏振器和检偏振器来使用。
光的双折射现象。
光线在除立方系以外的晶体中传播会出现一种特异的现象—光的双折射现象：
（1） 一束光进入晶体后，折射为两 束光，其中一束光遵循折射定律，称为寻 常光线，或o光； 另 一束光线不遵循折射定律，称为非常光线，或e光。它们都是线偏振光。
（2） 由于晶体一般具有复杂的各向 异性，所以导致光线进入晶体后，出现速度不同的两束折射 光，即产生双折射现象。
（3） 在晶体内部还存在一种确定的方向，沿 着这个方向，寻常光线和非常光线的速度一样。这个 方向 称为晶体的光 轴。有些晶体具有一 个光轴，称为单轴晶体。有些晶体具有 两个光轴，
称为双轴晶体。
Ｐａｇｅ １ ｏｆ ２ 第十九章
６／３／２００３ ｆｉｌｅ：／／Ｆ：＼０００００＼ｐｏｐｕｌａｒ＼ｐｈｙｓｉｃｓ＿ｂａｓｉｃ＼１９．ｈｔｍ
（4） 通过光轴并且与任意天然晶面正交的平面称为晶体的主截面；在晶体中已知光线与光轴组成 的平面称为主平面。寻常光 线的振 动方向垂直于其主平面；非常光 线的振 动方向保护在其 主平面内。
（5） 如果入射光线在主截面内，寻常光 线和非常光线以及它们的主平面都在主截面内，它们的振 动方向相互垂直。
Ｐａｇｅ ２ ｏｆ ２ 第十九章
６／３／２００３ ｆｉｌｅ：／／Ｆ：＼０００００＼ｐｏｐｕｌａｒ＼ｐｈｙｓｉｃｓ＿ｂａｓｉｃ＼１９．ｈｔｍ
