第六讲镜面反射和折射
一.探究光的反射定律
1.为了探究光的反射定律，小亮同学进行了如下实验：
⑴反射角为。
⑵小亮想探究反射光线与反射光线是否在同一平面内，他应如何操
作？。
⑶如果让光线逆着OB的方向
射向镜面，会发现反射光线
沿着OA的方向射出，这表明。
二.探究平面镜成像特点
1.在“探究平面镜成像的特点”的实验中：
⑴我们不直接用平面镜而用一块玻璃班代替竖直放置在桌面上，
这样做的原因是：；
⑵要验证像与物体到镜面的距离是否相等，
其方法是：；
⑶要验证平面镜所成的像是实像还是虚像，
其方法是：。
2.生活中“平面镜”记录了每一名学生的成长历程，那么平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置有什么关系?
⑴小明为了探究平面镜成像特点，他选择了一块平
面镜来进行探究，结果失败了。小明在实验中的困惑是。
⑵小明为了方便像与物体的大小关系，应选择两只（“一样”或“不一样”）的蜡烛。
⑶小明改进实验后，在白纸上留下了自己的实验记录痕迹，如图所示，则MN应该是实验时画出的位置，A、B是两次实验中所在的位置。
⑷小明在交流过程中提到“第三次实验时自己无论怎样移动蜡烛，始终未能找到像的位置”请评估他失败的原因可能是：。
3.小明在“探究平面镜成像的特点”的实验中：
⑴在探究活动中，对玻璃板放置的要求是：；
⑵选蜡烛A和B的要求是：；
⑶如果在图中像的位置放一长白纸板做屏幕，则白纸板上将（“有”或“没有”）蜡烛的像。
⑷实验中拿一只大小完全相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合，这里应用了法，这一实验说明（）
A.平面镜能成等大的实像
B.平面镜所成的像的大小与物体等大
C.平面镜所成的像是由于光的直线传播形成的
D.平面镜所成的像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等
三．填空题
1．当你照镜子的时候，可在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的这个“你”就是你的 ，由
于进入你眼睛的光线并非真正来自平面镜后的“你”，所以把这个“你”叫做 .
2.平面镜成像是平面镜对光发生 的结果；平面镜成的像 用光屏承接（填“能”
或“不能”），所以是 像 。
3某眼科诊室相对两墙之间只有3 m ，而检查视力时人需距离视力表5 m ，采用平面镜成像的办法可解决这
一难题。将视力表挂在一面墙上，人背向视力表去看对面墙上平面镜中视力表的像，被检查者应距视力表
m 。
4.中水深3.5m ，月球到水面距离是3.84×108m ，池边的人看到池中月亮的像距水面 m 。
5.阳灶是用 面镜制成的，它可以使照在表面的太阳光 在一点，凹面镜的面积越
大会聚的太阳光就越 温度也就越 ，利用它不仅可以烧水、煮饭，还可以发电、
冶炼，所以它是既节约燃料又不 的环保型能源.
四．选择题
1．下列有关光的现象中，正确的说法是( )
A ．阳光下，微风吹拂的河面，波光粼粼，这里蕴含着光的反射现象
B ．汽车在夜间行驶时，应打开驾驶室里的电灯
C ．人在照镜子时，总是靠近镜子去看，其原因是靠近时，平面镜所成的像会变大
D ．在暗室里，为了能从镜子中看清自己的脸部，应把手电筒正对镜子照射
2．如下图所示，小猫在平静的池塘边欣赏自己在水中的像，下列图中正确的是（ ）
3．要让一支铅笔跟它在平面镜中的像在一条直线上，它跟平面镜的夹角应是（ ）
A ．10?
B ．30?
C ．45?
D ．90?
4．调节手电筒使它发出的光会聚成狭窄的光柱（亦称“收光”）
实际上是把灯泡的位置调节到凹形反光镜的（ ）
A ．焦点前方 B.焦点后方 C. 焦点处 D.以上三种情况都有可能
6.岸边的柳树，在水中的“倒影”和在地上的树影，这两者的成因是（ ）
A.都是光的反射引起的
B.都是由光的直线传播引起的
C.前者是光的反射引起，后者是由于光的折射
D.前者是光的反射引起，后者是由于光的直线传播
7．光污染已成为21世纪人们关注的问题。据测定，室内洁白、平滑的墙壁能将照射在墙壁上的太阳光的
80%反射，长时间在这样刺眼的环境中看书学习会感到很不舒服。如果将墙壁做成凹凸不平的面，其作用之
一可以使照射到墙壁上的太阳光变成散射光，达到保护视力的目的，这是利用了光的（ ）
A ．直线传播 B.漫反射 C ．镜面反射 D.折射
五.实验探究
1．把一块玻璃直立在桌子上.在玻璃的一侧放一支点燃的蜡烛，在另一侧放一只盛水的大玻璃杯.玻璃杯和
玻璃之间的距离，要和蜡烛到玻璃之间的距离相等并且使它们相互对称.拉上窗帘，使屋子稍暗，从蜡烛这
边向玻璃望去，可看到一个奇怪的现象——蜡烛正在水中燃烧.
请你按照上述方法做这个实验，并分析产生这个现象的的原因.
图5-11
2.如图5-14所示，某同学在做“平面镜成像特点”实验时，将一块玻璃
板竖直架在一把直尺上面，再取两段等长的蜡烛A 和B 一前一后竖直放
在直尺上，点燃玻璃板前蜡烛A ，用眼睛进行观察，并移动玻璃板后的蜡
烛B ，使它与A 在玻璃板内的像重合，蜡烛B 好像被点燃了，在此实验中：
(1)尺的作用是便于比较物与像________的关系。
(2)两段等长的蜡烛是为了比较物与像的________关系。
(3)若移去蜡烛B ，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上________(填
“能”或“不能”)接收到蜡烛的像，这说明平面镜成的是________像。
六.应用创新
1. 如图5-15所示，平面镜上方有一竖直挡板P ，AB 和CD 是挡板左侧的发光点S 经过平面镜反射后的两条反射光线，请在图上作出发光点S ．（要求留下作图痕迹）
2. 如图5-16所示,发光点S 在平面镜MN 中的像为S 1,当平面镜转过一定角度后,它的像为S 2
,请你利用平面镜成像的特点,画出转动后的平面镜的大致位置.
3.如图5-17所示,李师傅要从房子A
处拉导线到河岸装一盏路灯,然后拉线到房子B 处安装另一盏路灯,
那么河岸上的路灯安装在何处时所用导线的总长度最短?小明将河岸当作平面镜,运用光学作图法很简单地确定了安装位置,请你画出小明的作图
.
图5-17
1 S
2 M N 图5-15 图5-16
八.探究凸透镜成像规律
0.请补充表格
1.为了探究凸透镜的成像规律，一实验小组将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，
⑴将正对着太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm初，屏上出现最小最亮的光斑，则此凸透镜焦距是 cm。
⑵小丽同学在做实验时，如图所示，若只调节蜡烛，应将蜡烛向（填“上”或“下”）,调整它们的中心大大致在上，
⑶若将蜡烛移至15cm处，移动光屏，则在屏上得到的像，就是应用这一原理制成的。（“照相机”、“幻灯机”、“放大镜”）
⑷小雨同学把他的近视镜放在蜡烛和凸透镜之间时光屏上的像变得模糊了，则应将光屏向（“左”、“右”）移动，才能使像清晰。
⑸小强同学还想知道凸透镜所成的像是否也是颠倒的，利用以上器材如何进行实验才能证明。
2.某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物
体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间的图象，如图，下
列判断正确的是（）
A.该凸透镜的焦距是20cm
B.当u=15cm时，在光屏上能得到一个缩小的像
C.当u=25cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的
D.把物体从距凸透镜10cm处移到30cm处的过程中，像逐渐变小
3.某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用凸透镜的焦距是10cm，
如图所示，
⑴小明点燃蜡烛后，沿直线无论怎样移动光屏都不能承接到像，原因可能是：
a b. 。
⑵小丽点燃蜡烛后，沿直线无论怎样移动蜡烛，光屏上都不能承接到像，原因可能是：
a b. 。
⑶当重新调整后，保持凸透镜不变，把光屏移至75cm处，移动蜡烛，则在屏上得到的实像。就是应用这一原理制成的。
⑷小雨把蜡烛移到10cm处，可以得到的像，照相机、幻灯机、放大镜三种光学仪器中，与这种成像情况一致的是。⑸小亮把蜡烛移到40cm处他在光屏上看到了一个，接着他想观察烛焰的像，应相对凸透镜（“从向左右”“从右向左”）观察。
实验7 光的偏振特性研究 光的干涉衍射现象揭示了光的波动性，但是还不能说明光波是纵波还是横波。而光的偏振现象清楚地显示其振动方向与传播方向垂直，说明光是横波。1808年法国物理学家马吕斯（Malus,1775—1812）研究双折射时发现折射的两束光在两个互相垂直的平面上偏振。此后又有布儒斯特（Brewster,1781—1868）定律和色偏振等一些新发现。 光的偏振有别于光的其它性质，人的感觉器官不能感觉偏振的存在。光的偏振使人们对光的传播规律(反射、折射、吸收和散射)有了新的认识。本实验通过对偏振光的观察、分析和测量，加深对光的偏振基本规律的认识和理解。 偏振光的应用很广泛，从立体电影、晶体性质研究到光学计量、光弹、薄膜、光通信、实验应力分析等技术领域都有巧妙的应用。 一、实验目的 1. 观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。 2. 了解波片的作用和用1/4波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。 3. 通过布儒斯特角的测定，测得玻璃的折射率。 4. 验证马吕斯定律。 二、实验原理 1. 自然光和偏振光 光是一种电磁波，电磁波中的电矢量E就是光波的振动矢量，称作光矢量。通常，光源发出的光波，其电矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则的取向。在与传播方向垂直的平面内，光矢量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。光的振动方向和传播方向所组成的平面称为振动面。按照光矢量振动的不同状态，通常把光波分为自然光、部分偏振光、线偏振光（平面偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光五种形式。 如果光矢量的方向是任意的，且在各方向上光矢量大小的时间平均值是相等的，这种光称为自然光。自然光通过介质的反射、折射、吸收和散射后，光波的电矢量的振动在某个方向具有相对优势，而使其分布对传播方向不再对称。具有这种取向特征的光，统称为偏振光。 偏振光可分为部分偏振光、线偏振光（平面偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光。如果光矢量可以采取任何方向，但不同方向的振幅不同，某一方向振动的振幅最强，而与该方向垂直的方向振动最弱，这种光为部分偏振光。如果光矢量的振动限于某一固定方向，则这种光称为线偏振光或平面偏振光。如果光矢量的大小和方向随时间作有规律的变化，且光矢量的末端在垂直于传播方向的平面内的轨迹是椭圆，则称为椭圆偏振光；如果是圆则称为圆偏振光。 将自然光变成偏振光的过程称为起偏，用于起偏的装置称为起偏器；鉴别光的偏振状态的过程称为检偏，它所使用的装置称为检偏器。实际上，起偏器和检偏器是可以通用的。本实验所用的起偏器和检偏器均为分子型薄膜偏振片。
《镜面反射和漫反射》进阶练习 一、单选题 1.下列有关于光的说法中，不正确的是（） A.紫外线有灭菌作用 B.雨后天空中的彩虹是光的反射现象 C.光在电影银幕上发生的是漫反射 D.配戴凸透镜可以矫正远视眼 2.夕阳西下，放学路上的小明突然发现不远处的楼房上有几块玻璃特别明亮刺眼，如图所示。产生这种现象的原因是（） A.光的直线传播 B.光的反射 C.光的折 D.光的色散 3.下列关于光的现象，说法正确的是（） A.汽车夜间行驶时车内不开灯，这主要是为了节约用电。 B.观察体温计所示的体温时，眼睛看到的水银柱是放大的实像。 C.人们看到水中鱼的位置，并不是鱼的实际位置。 D.黑板的“反光”现象是由于光的漫反射造成的 二、填空题 4.周末，小明和父母来到郑州“绿博园”踏春赏花，一家三口从不同角度观赏鲜花，是因为光在鲜花表面发生了______ ___(选填“漫反射”或“镜面反射”)，远远的就可以闻到玉兰的花香，这种现象是_____ ____；站在公园里的人工湖旁边感觉比较凉，是因为水的______ ___较大。 5.花开苏城芳名远，春到相城美无边。阳春三月，相城油菜花盛开，吸引了无数游客。 ) (1) 游客漫步在花海中，穿行于河道间，田埂上“香气袭人知昼暖”，这是因为分子运动的剧烈程度与有关。 (2)高楼下“满城尽带黄金甲”，这是因为太阳光照射在油菜花上发生了 (选填“镜面反射”或“漫反射”)。 (3)蜜蜂在花丛中飞舞，以蜜蜂为参照物，花是的(选填“运动”或“静止”)
6.如图所示的日晷是通过观察直杆在阳光下影子的方位和长短来确定时间的，其中影子的形成可以用光的________来解释；课堂上，教室里各个位置的同学都能看到黑板上的字，这因为光在黑板上发生____ ____（选填“漫”或“镜面”）反射的缘故。 三、简答题 7.如图所示，雨后的夜晚，路上有些积水，甲、乙两同学在较暗的月光下，在路上相向而行．甲同学看到的现象是水面比路面亮，那么乙同学看到的现象是怎样的请你对乙同学看到的现象用学过的物理知识进行解释． 8.观察图中所示装置，手电筒照亮的透明胶片经过凸透镜在银幕上成像 9.（1）能从不同方向看到像，是由于光在银幕上发生了 ______ ． 10.（2）利用这个成像原理可制成 ______ ． 11.（3）如果保持胶片与银幕的位置不动，想在银幕上成一缩小的像．应将凸透镜 ______ （选填“靠近”或“远离”）银幕． 12. 13. 14. 15. 16.
镜面反射与漫反射 对于漫反射，学生理解起来比较困难，建议首先通过实验观察，让学生感性理解镜面反射和漫反射；然后通过作图分析，理解镜面反射和漫反射的成因。 教学时，教师可就地取材实行实验，如把平面镜放在从窗口（或门口）射进来的太阳光下，反射光照在天花板上，形成一个明亮的光斑；然后随手将一张白纸放在阳光下，让学生观察天花板上是否还有反射光斑。观察后问学生：此时还有反射光吗？反射光哪儿去了？（既然每位同学都看到了这张纸，说明反射光进入了大家的眼中，反射光射向了四面八方。）也能够做做下面的趣味实验：准备几张编织稀疏水准不同的纱布，一面大镜子，一个投影仪。演示时先将镜子放在教室前面，镜面稍微向着教室的天花板倾斜，然后在镜面上铺几层纱布，用投影仪把一幅漂亮的向日葵画投影到纱布上，因为纱布表面粗糙，发生的是漫反射，所以教室里各个角落的同学都能看见，而且画面很清晰。接着把纱布一层一层地取下来，原来清晰的向日葵不再清晰，变得越来越模糊，当把最后一层纱布取下来后，整个向日葵都不见了（如图3.2-3所示）。 图3.2-3 咦！这是怎么回事呢？“向日葵”跑到哪里去了呢？当学生纳闷儿时，教师指向天花板，学生发现刚才纱布上的向日葵跑到天花板上去了。接着教师将取下的纱布又一张一张地放回镜面上，结果向日葵又出现在纱布上，而且越来越清晰。学生非常兴奋和好奇，急切地想知道原因。 在上述实验的基础上，教师使用光路图说明镜面反射和漫反射。能够参考教材图3-15和图3-16所示的光路图，制作多媒体动画课件：画面先出现两种不同的反射面，再依次播放出每一条光线的反射过程。播放完毕，让学生比较镜面反射和漫反射的异同点；并回扣上面的实验，让学生解释其中的原因。 最后，能够让学生列举生活和生产中应用镜面反射和漫反射的实例，或播放一些相关的录像资料，以丰富学生的理解。 光反射的应用 本部分教材意在对学生实行STS教育，丰富学生对光的反射的理解。教学时不必拘泥于教材，要开放课堂空间，能够让学生课后通过互联网或查阅图书报刊等获取信息，广泛收集相关资料；能联系当地实际实行教学效果更好，如让学生在自己社区、市区和学校附近展开调查，用鲜活的事例来说明光反射的应用和光污染的危害及防止。建议学生把收集的资料制成课件，或拍摄成录像、照片等，在课堂上或校园网上发布交流。 4．教学评价 ●课堂测评 1．在探究光的反射定律时，你是如何发现“反射光线跟入射光线、法线在同一平面内”的？
(完整)反射光的偏振特性 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)反射光的偏振特性）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)反射光的偏振特性的全部内容。
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量 1808年马吕斯（1775-1812）发现了光的偏振现象。通过深入研究，证明了光波是横波，使 人们进一步认识了光的本质。随着科学技术的发展，偏振光技术在各个领域都得到了广泛应用， 特别是在光学计量、实验应力分析、晶体性质研究和激光等方面更为突出.在我们日常生活和工 作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分 偏振光.自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后,就会变成线偏振光. 线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 【目的与要求】 1.用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。 2.测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点. 3。通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。 4.用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。 【实验原理】 一、棱镜材料的折射率的测量 当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如图1所示。
n 为材料的折射率. 同理出射角γ/ 为sinγ/= sini//n （–1） 根据几何关系可以证明入射光与出射光之间的夹角为：δ=i＋γ/－A,而且δ有一个极小值δmin ，可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/, 此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2 而A=γ＋i/=2γγ=A/2 由（–1）式可得： n=sin[（A+δmin）/2］/sin（A/2）（–2）因此，只要我们测量出δmin，用（–2）就可得到材料相对于该测量光的折射率n。 二、偏振光 光是一种横波,它的振动方向是与传播方向相互垂直的。偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时,我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。 在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光.自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 在本实验中,我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。 偏振光的数学描述： 对于线偏振光和椭圆偏振光，在数学上我们常用两个垂直振动的合成来描述。在与光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E分解成Ex和Ey，它们是同频ω，假设相位相差δ,振幅分别为Ax和Ay，即
§10.11 反射光和折射光的偏振 一、反射光和折射光的偏振 当自然光在介质表面反射、折射时，偏振度要发生变化。其反射光是部分偏振光，反射光垂直入射面的分量垂直分量)比例大(·多| 少)：折射光也是部分偏振光，平行入射面的分量(平行分量)比例大( | 多·少)。 随着入射角i变化，反射光、折射光的偏振度也变。 二、布儒斯特定律( Brewster Law) 1 布儒斯特角 设：入射角为i0,折射角为r0，若有i0＋r0＝900（反射光与入射光垂直），则：反射光是垂直于入射面的完全偏振光，折射光是平行于入射面的部分偏振光。 即当i = i0时，反射光是线偏振光(只有垂直分量)。 称i0为布儒斯特角(Brewster angle)或起偏角(polarizing angle)。 2 布儒斯特定律 若i0＋r0＝900 折射线? 反射线 则 由折射定律可知 是2介质对于1介质的相对折射率。 例n1=1.00(空气)，n2=1.50(玻璃)。 空气?玻璃 i0 = tg-1(1.50/1.00) = 56?18? 玻璃?空气 i ?0 = tg-1(1.00/1.50) = 33?42? 两角互余 满足布儒斯特定律时，折射光仍为部分偏振光( 平行分量多，垂直分量少)。此时，平行分量( | )全部折射，垂直分量(·)有反射有折射。 思考：(1)如何测量不透明介质的折射率？ (2)在拍摄玻璃窗内的物体时，如何去掉反射光的干扰？ 三、用玻璃片堆起偏 玻璃片上表面反射，入射角是布儒斯特角(由空气?玻璃)； 玻璃片下表面反射，入射角也是布儒斯特角(由玻璃?空气)。 每反射一次，垂直振动(S)将反射掉一批，折射光中的垂直(S)振动将逐渐减少， 经多片玻璃片反射，折射光接近为只含平行分量的线偏振光(只含| 振动)。 实例：外腔式激光管加装布儒斯特窗，可使出射光为线偏振光，并减少反射损失。 实例：立体电影原理 四、其它的起偏方式 1 双折射法： 晶体是各向异性媒质，双折射晶体内原子按一定规律排列，使晶体在不同方向上，结构不同，性质不同，对光学而言，即光的传播速度各向异性。如由方解石制作的尼科尔棱镜。 2 晶体的二向色性
实验27 光的偏振 一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。 二、实验原理 1、光的偏振状态 光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。 图27-4 椭圆偏振光
2、布儒斯特定律 反射光的偏振与布儒斯特定律 如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振 自然光 偏振光 1I 0 起偏器 检偏器 自然光 I ' 图a 偏振片起偏 图b 起偏和检偏 图27-6 偏振片 有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律 用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。θ 是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强 I 有变化，且转动到某位置时I ＝0，则表明入射 光为线偏振光，此时 θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成 设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 2 2212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位 差 12???-=?为几种特殊值的情况。 ①当π?k 2=?（ k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为
教案设计 课题：《镜面反射与漫反射》 授课教师：刘小宁 教材：初中物理八年级上册第四章第二节（光的反射） 一、教学目标 1.掌握镜面反射与漫反射的定义及特征 2.理解镜面反射与漫反射的光路图成因 3.正确区分生活中的镜面反射、漫反射 4.培养学生合作解决问题的过程 二、重难点 重点：掌握镜面反射与漫反射的定义及特征，正确区分生活中的镜面反射、漫反射 难点：让学生感性认识镜面反射与漫反射 三、教学方法 启发诱导法、问答法、讲授法、读书指导法、实验法、练习法、讨论法四、教具 平面镜、白纸 五、教学过程 （一）导入新课：通过学生在生活中经常拿平面镜照射同学的眼睛生活小事，引起学生对本节课的积极兴趣。 （二）讲授新课 1.通过做太阳光在平面镜上、太阳光在白纸上发生的实验，让学生让 学生感性认识镜面反射与漫反射。 2.接着带领学生一起画出镜面反射与漫反射的光路图，强调指出镜面 反射和漫反射的每条光线均遵循反射定律。 3.在此基础上给出学生镜面反射与漫反射的定义及特征。 4.列举出生活中的一些具有镜面反射或漫反射应用的事物，让同学以 小组的形式进行讨论判断。 （三）总结 1.镜面反射与漫反射的定义 2.镜面反射与漫反射的特征 3.镜面反射与漫反射的应用 （四）作业 1.关于光的漫反射，下列说法中正确的是( ) A.光发生漫反射时，反射光线射向各个方向，不遵守光的反射定律 B.光发生漫反射时，遵守光的反射定律 C.我们能够从不同方向看见黑板上的字迹，这说明光发生了镜面反射 D.漫反射和镜面反射二者没有区别 2.在图2中准确画出所给入射光线经两平面镜反射 的反射光线。 3.电影屏幕为什么做成表面粗糙的平面？ 图2
反射光与折射光的偏振 自然光可分解为振动方向互相垂直的两种光。自然光射到两种透明介质的分界面上发生反射和折射时，由于反射率和折射率与光的振动方向有关，反射光和折射光都将成为部分偏振光，在特殊情况下，反射光将是线偏振光。 用E P 表示平行于入射面的电矢量振动的振幅，E P1、E ’P1、E ’P2分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅；i 表示入射角，r 表示折射角，则根据菲涅耳公式（参见“菲涅耳公式”），反射比 ,) tan()tan(p1p1p r i r i E E r +-='= （1） 透射比 ). cos()sin(cos sin 2p12 p p r i r i i r E E t -+== (2) 用S E 表示垂直于入射面的电矢量振动的振幅,1S E 、1S E '、2S E 分别代表入射光、反射光和折射光的电矢量振动的振幅，则反射比 ,) sin()sin(11r i r i E E r S S S +--='= （3） 透射比 ). sin(cos sin 212r i i r E E t S S S +== （4） 由（1）式可知，当 2π =+r i 时，0/11P ='E E P 。这表示反射光中没有平行于入射面的电矢量，即反射光成为垂直于入射面的线偏振光。所以这是利用反射从自然光得到偏振光的一种方法。这时的入射角i 叫做偏化角，通常用p i 表示。 由于r r n i n r i s i n ,s i n s i n ,22p 1p ==+π p c o s i =，所以 .arctan ,tan 1 2p 12p n n i n n i == （5）
反射光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验 实验科目：光的反射、折射定律，折射率的测量，光的偏振、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、1/4波片、反射光的偏振态，布儒斯特角。 反射光的偏振特性与布儒斯特角 实验目的： 1）用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率。 2）测量通过起偏器、1/4波片后的光的偏振特性，了解线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特点。 3）通过观察从棱镜材料表面反射回来的光的偏振特性，了解反射光的偏振特性，测量出布儒斯特角。 4）用测量值验证布儒斯特角公式的正确性。 实验原理： 一、棱镜材料的折射率的测量 当一束光斜入射于棱镜表面时，其光路如下图。 sini/n 同理出射角γ为sinγ= sini/n （1） /
可以证明：当光束偏转角为δmin时，有i=γ/γ= i/， 此时δ=2i－A 即i=（δ＋A）/2 而A=γ＋i/=2γγ=A/2 由（1）式可得： n=sin[(A+δmin)/2]/sin(A/2) 因此，只要我们测量出δmin，就可得到材料相对于该测量光的折射率n。 二、偏振光 光是一种横波，它的振动方向是与传播方向相互垂直的。偏振是指光波的振动方向在空间上的一种相对取向的现象。当这个振动方向在垂直于传播方向的平面内可取所有可能的方向，并且没有一个方向占优势时，我们称之为自然光或非偏振光。而如果有某一个方向上的振动占优势时，则称之为部分偏振光。只有一个单一的振动方向的光叫线偏振光，而在一个振动周期内其振动矢量的端点的轨迹为一个圆或椭圆时，我们称之为圆偏振光或椭圆偏振光。 在我们日常生活和工作中，太阳光、照明用光一般多为自然光。而自然光经过一些材料的反射和透射后可能变成部分偏振光。自然光经过一些特殊材料，如偏振片或双折射晶体材料制作的棱镜后，就会变成线偏振光，一些激光器也可产生很好的线偏振光。线偏振光经过波片后就可能成为椭圆偏振光。 在本实验中，我们将通过多种实验手段来产生线偏振光和椭圆偏振光（圆偏振光被看成是一个特例）。 偏振光的数学描述： 对于线偏振光和椭圆偏振光，在数字上我们常用两个垂直振动的合成来描述。在以光传播方向相垂直的平面内取一个直角坐标系，将代表振动特性的电矢量E分解成Ex和Ey，它们是同频ω，假设相位相差δ，振幅分别为Ex和Ey，即 Ex=AxCosωt Ey=AyCos（ωt＋δ） 消去t，上式可变成 E X2/A X2+E Y2/A Y2-2E X E Y/A X A Y COSδ=SIN2δ 这是一个椭圆的方程 当δ=0或π时，sinδ=0 cosδ=1 上式为 E X2/A X2+E Y2/A Y2±2E X E Y/A X A Y =0 E X=±A X E Y/A Y 这是一个线性方程：斜率为±A X/A Y ：振幅为（A X2+A Y2）1/2 它代表一束线偏振光 当δ=±π/2时，sin2δ=1 cosδ= 0 椭圆方程变为：E X2/A X2+E Y2/A Y2 = 1 这是一个标准的椭圆方程，其主轴在X、Y方向。 当A X=A Y时，就是一个圆的方程，代表一个圆偏振光。 垂直合成分析法与我们在力学的分析中所用到的力的合成与分解有些相似，这种分析方法在偏振光的分析中十分实用和有效，下面我们用该方法来分析波片的作用。 波片是一种采用具有双折射现象的材料（如方解石晶体，石英晶体等）按一定技术要求加工而成的光学元件。这种材料具有这样一种光学特性：及当一束光进入这种材料时可能会分成两束，这两束光的传播方向、振动方向和速度将有所不同，一束符合我们所知道的折射定律，如垂直入射时光束方向不变，但另一束却不符合这个规律。我们分别将这两束光称为O光和E光，对应的折射率分别为n o和n e。在这种晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。波片在加工时，将使通光表面平行于光轴，即入射光将垂直于光轴进入波片。下面我们来看一下，一束线偏振光经过这样一个波片会发生什么情况。 现在假设一束线偏振光以偏振方向同波片光轴成θ角的状态垂直入射于波片。这时会发生一种比较特殊的双折射现
人教版八年级物理第四章光现象第二节光的反射习题（无答案） （镜面反射和漫反射） 知识点一光路的可逆性 1.光发生反射时,光路是______的,这就是说,若让光沿原来的反射光线的上的方向入射到镜面上,反射光线将沿原来入射光线的方向射出 对应训练 2.已知小明和小刚的视力都很好.在明亮的环境中,小明能从一面镜子中看使到小刚的眼睛,小刚能否从镜子中看到小明的眼睛（） A一定能 B.不能 C.可能会 D.以上说法均错 知识点二镜面反射和漫反射 1.镜面反射:一束平行光照射到物体的光滑表面,如镜面或平静的水面,其反射光束仍然是______的,这种反 射叫______射,如图甲所示 2.漫反射:一般,物体表面往往是凹凸不平的,平行光入射后,反射光线______而是射向各个方向,这种反射就是漫反射.如图乙所示 对应训练 反射分为______反射和______反射两种,两种反射都遵循光的反射定律.我们能从各个方向看到一些本身不发光的物体,是因为光在这些物体表面发生______的缘故 4.我们能从各个方向看到校园里盛开的鲜花,这是由于鲜花的表面 A.发生了镜面反射 B.发生了漫反射 C.在发光,是光源 D.既有漫反射又有镜面反射 知识检测 1.我们走在大街上,感觉到强烈的阳光被大厦的玻璃幕墙反射到我们的眼睛,这属于______反射;我们可以从不同角度欣赏同一件艺术品这属于______反射,.(填“漫”或“镜面”) 2.光明是人们祈求的,但有时光也会损害人的视觉和身心健康,成为光污染下列现象中会造成光污染的是( ) 3.关于镜面反射和漫反射,下面说法中不正确的是( ) A.无论是镜面反射还是漫反射,对应一条入射光线,只有一条反射光线 B.镜面反射的每一条光线都遵循光的反射定律 C.漫反射中有些光线不遵循光的反射定律 D.入射光线彼此平行时,漫反射后的反射光线彼此不平行 4.如图所示,相邻两室,一明一暗在两室之间有一平面镜M∠AOC=∠BOC,甲、乙两人分别站在A、B两点,面向平面镜张望,则（） A.甲可以看到乙,但乙看不到甲
八年级物理《镜面反射和漫反射的区分》练习题 1. 下列有关光现象的说法中正确的是（） A.光垂直照射在平面镜上，入射角是90° B.镜面反射与漫反射都遵循光的反射定律 C.光发生镜面反射光路可逆，发生漫反射时光路不可逆 D.光在同一种介质中一定沿直线传播 2. 晚上，在桌面上铺一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如图所示，从侧面看去，是（） A.白纸和平面镜都较亮 B.白纸和平面镜都较暗 C.白纸被照亮而平面镜较暗 D.平面镜被照亮而白纸较暗 3. 下列说法中正确的是（） A.光的传播速度总是3×108m/s B.光总是沿直线传播的 C.物体经平面镜成正立等大的实像 D.漫反射遵循光的反射定律 4. 教室里坐在不同位置上的同学都能看到黑板上的粉笔字，主要原因是由于光的（） A.直线传播 B.镜面反射 C.折射 D.漫反射 5. 下列有关光的现象中，说法正确的是（） A.色光的混合规律与颜料的混合规律相同 B.能从不同方向看清物体是因为发生了镜面反射 C.要使投影仪清晰成像在更远的屏幕上，投影仪的镜头要距投影片更近一些 D.近视眼是将像成在了视网膜的后面，应该配戴凹透镜来校正 6. 雨后天晴的夜晚，为了不踩到地上的积水，下列判断中正确的是(________) A.迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走发亮处是水 B.迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光或背着月光走，都应是地上发亮处是水 D.迎着月光或背着月光走，都应是地上暗处是水． 7. 下列关于光现象的说法正确的是()
A.光发生漫反射时，仍遵守光的反射定律 B.光从空气射入水中，传播速度不变 C.月食是因为光的反射而形成的 D.平面镜可以成实像 8. 关于实像和虚像的说法正确的是（） A.虚像是人的幻觉，并没有光线进入人眼 B.实像能用光屏接收，虚像则不能 C.实像一定是光的折射形成的，虚像一定是光的反射形成的 D.实像有放大的也有缩小的，虚像一定是放大的 9. 下列说法中正确的是（） A.小芳面向穿衣镜，当她远离平面镜后退1m，镜中的像将变小 B.小明在平静的水面上看到“云在水中飘”，这是云在水中形成的虚像 C.雨后晴朗的夜晚，当你迎着月光走，为了不踩到积水，应走“较暗”的地方 D.你在一块平面镜中看到了另一同学的眼睛，如果这个平面镜很小，这位同学不会从镜中看到你的眼睛 10. 皮鞋擦上油后，还要用软布擦几下，越擦越亮，这是由于() A.反复擦可以增加漫反射效果 B.鞋油的颜色好，所以越擦越亮 C.鞋油比皮革亮，所以越擦越亮 D.反复擦可以使鞋油填充皮革凹坑，增加表面光滑程度，增加镜面反射效果 11. 下面说法不正确的是() A.镜面反射遵从光的反射定律 B.平行光束经平面镜反射后，仍然是平行光束 C.漫反射不遵从反射定律 D.漫反射中入射的平行光束经反射后，不再是平行光束 12. 关于镜面反射和漫反射说法正确的是（） A.镜面反射遵守反射定律，而漫反射不遵守 B.镜面反射不遵守反射定律，而漫反射遵守 C.镜面反射和漫反射都不遵守反射定律 D.镜面反射和漫反射都遵守反射定律 13. 雨后的夜晚，月亮非常明亮，路上出现了一个个小水坑，我们走在路上时，如果我们迎着月光走________处应该是水坑（选填“亮”或“暗”），此时发生的是________（填“镜面反射”或“漫反射”）． 14. 在学校走廊里挂着一块平面镜，某同学们走近镜子时，他在镜中像的大小________
习题九 一、选择题 1．自然光从空气连续射入介质1和介质2（折射率分别为1n 和2n ）时，得到的反射光a 和b 都是完全偏振光。已介质1和介质2的折射率之比为31， 则光的入射角i 0为[ ] （A ）30?； （B ）60?； （C ）45?； （D ）75?。 答案：A 解：由题意知，光在两种介质介面上的入射角都等于布儒斯特角，所以有 1201tan ,tan tan 1n n i i r n '===，090r i +=? 所以 2 01 tan tan(90)n r i n =?-= =由此得 09060i ?-=?，030i =? 2．一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后出射光强为I 0 /8。已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直。若以入射光线为轴旋转P 2，要使出射光强为零，则P 2至少应转过的角度是 [ ] （A ）30°； （B ） 45°； （C ）60°； （D ） 90°。 答案：B 解：设开始时P 2与另两者之一的夹角为?，则根据马吕斯定律，出射光强为 2222000cos cos (90)cos sin 228I I I I αααα=??-=?= 即 2sin 21α=，45α=? 说明当P 2转过45°角度后即与另两者之一平行，从而出射光强为零。 3．一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），入射角i 0等于布儒斯特角，则在界面2的反射光 [ ] （A ）光强为零； （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。 答案：B 解：根据起偏时的特性和布儒斯特定律可证明，当光由介质A 入射于介质B 时入射角为起偏振角，则其由介质B 入射于介质A 的角度也是起偏角。证明如下：
光的偏振的应用 1．在摄影镜头前加上偏振镜消除反光 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。 2．汽车前灯和前窗玻璃用偏振玻璃防止强光 夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向恰好与灯光的振动方向垂直，这样司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。 3．利用偏振光的旋光特性测量相关物理量 偏振光通过一些介质后，其振动方向相对原来的振动方向会发生一定角度的旋转，旋转的这个角度叫旋光度，旋光度与介质的浓度、长度、折射率等因素有关。测量旋光度的大小，就可以知道介质相关物理量的变化。 4．利用光的偏振制成液晶显示器 如图-4所示为电子手表等的液晶显示器，两块透振方向互相垂直的偏振片当中插进一个液晶盒，盒内液晶层的上下是透明的电极板，它们刻成了数字笔画的形状。外界的自然光通过第一块偏振片后，成了偏振光，这束光在通过液晶时，如果上下两液晶片间没有电压，光的偏振方向会被液晶旋转90°，于是它能通过第二个偏振片。第二个偏振片的下面是反射镜，光线被反射回来，这时液晶盒看起来是透明的。但如果在上下两个电极间有一定大小的电压时，液晶的性质就
镜面反射与漫反射 一、基础知识 1．人看物体的条件：物体发光或反射光，物体发的光或反射的光线能进入人的眼睛．2．平行光射向平而光滑的反射面，反射光线平行射出，这种反射是镜面反射；平行光射向凹凸不平的反射面，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射． 3．人感觉物体的亮暗，关键是进入眼睛的光的多少，进入眼睛的光多就感觉亮，进入眼睛的光少就感觉暗． 4．无论是镜面反射还是漫反射都遵循光的反射定律，正确区分镜面反射和漫反射． 5．不要误以为镜面反射就一定亮，漫反射就一定暗，感觉亮暗关键是看进入眼睛的光的多少． 镜面反射后的光线平行射出，正好处在这一方向上时，获得的光线很强，其他方向上几乎没有反射光线，感觉很暗。 6．漫反射时反射光线射向各个方向，所以我们能从各个不同方向看到物体． 7．黑板“反光”就是因为黑板发生了镜面反射的缘故； 二、强化练习 1．（2012?天津）雨后的夜晚，当你迎着月光行走在有积水的路上，为了避让水洼，应走“较暗”的地面．这是因为光在（） A．地面发生镜面反射B．地面发生漫反射 C．水面发生漫反射D．水面不发生反射 2．（2012?赤峰）下列光现象中，属于镜面反射的是（） A．在不同方向都能看见点燃的蜡烛火焰 B．太阳光照在地面的玻璃片上形成刺眼的光束 C．人在船上看见水中的鱼 D．全班同学都能看见教师黑板上的字迹 3．（2008?自贡）目前光污染越来越严重，其中白色污染是最普遍的一类光污染．建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石等都能造成白色污染，形成白色污染的主要原因是（）A．光沿直线传播B．光的折射C．光的色散D．光的反射 4．（2012?齐齐哈尔）教室内用来放映投影片的银幕，表面是白色且粗糙的，其目的是（）A．不反射光B．能折射光 C．发生漫反射D．发生镜面发射 5．（2010?湘潭）如图所示，在暗室中用手电筒照射挂在白色温墙上的小镜子，这时看到被照射部分（） A．墙和镜子都是黑色的 B．墙和镜子都是白色的 C．墙是黑色的，镜子是白色的 D．墙是白色的，镜子是黑色的