一、光的反射

光射到兩種不同的介質(zhì)時(shí)，便有部分光自界面射回原介質(zhì)中的現(xiàn)象，稱為光的反射。

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1、分類

（1）鏡面反射：平行光線射到光滑表面上時(shí)反射光線也是平行的，這種反射叫做鏡面反射。

（2）漫反射：平行光線射到凹凸不平的表面上，反射光線射向各個(gè)方向，這種反射叫做漫反射。

（3）方向反射：介于漫反射和鏡面反射之間反射稱為方向反射，也稱非朗伯反射，其表現(xiàn)為各向都有反射，且各向反射強(qiáng)度不均一。

表面平滑的物體，易形成光的鏡面反射，形成刺目的強(qiáng)光，反而看不清楚物體。通常情況下可以辨別物體之形狀和存在，是由于光的漫射之故；日落后暫時(shí)能看見(jiàn)物體，乃是因?yàn)榭諝庵袎m埃引起光的漫射之故。鏡面反射和漫反射都是遵循光的反射定律。

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2、分布

（1）入射點(diǎn)：入射光線與鏡面的交點(diǎn)；

（2）法線：過(guò)入射點(diǎn)且垂直于鏡面的直線叫做法線；

（3）入射角：入射光線與法線的夾角叫做入射角；

（4）反射角：反射光線與法線的夾角叫做反射角。

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3、反射定律

（1）反射角等于入射角，入射光線與平面的夾角等于反射光線與平面夾角。

（2）反射光線與入射光線居于法線兩側(cè)。

（3）反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)。

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4、反射的四大特性

（1）共面：法線是反射光線與入射光線的角平分線所在的直線。

（2）異側(cè)：入射光線與反射面的夾角和入射角的和為90°。

（3）等角：反射角等于入射角，反射角隨入射角的增大而增大，隨入射角減小而減小。

（4）可逆：光路是可逆的。

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二、光的折射

光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變，從而使光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫光的折射。

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1、折射定律

（1）折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)（法線居中，與界面垂直）。

（2）折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)（三線兩點(diǎn)一面）。

（3）當(dāng)光線從空氣斜射入其它介質(zhì)時(shí)，角的性質(zhì)：折射角（折射率大的一方）小于入射角（折射率小的一方）。

（4）當(dāng)光線從其他介質(zhì)斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角。

（以上兩條總結(jié)為：誰(shuí)快誰(shuí)大。即為光線在哪種物質(zhì)中傳播的速度快，那么不管那是折射角還是入射角都是較大的角，在真空中的角度總是最大的。）

（5）在相同的條件下，折射角隨入射角的增大（減?。┒龃螅p?。?。

（6）折射光線與法線的夾角，叫折射角。

（7）光從空氣垂直射入水中或其他介質(zhì)時(shí)，傳播方向不變。

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P.S.：

（1）光垂直射向介質(zhì)表面時(shí)（折射光線、法線和入射光線在同一直線上），傳播方向不變，但光的傳播速度改變。

（2）在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

（3）不同介質(zhì)對(duì)光的折射程度是不同的。{氣體>液體>固體（折射角度），介質(zhì)密度大的角度小于介質(zhì)密度小的角度}

（4）光從一種透明均勻物質(zhì)斜射到另一種透明物質(zhì)中時(shí)，折射的程度與后者分析的折射率有關(guān)。

（5）光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)時(shí)，折射光線向法線方向偏折。

（6）入射角的正弦值與折射角的正弦值的比等于光在兩種介質(zhì)中的速度比、波長(zhǎng)比。

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2、全反射

光由光密（即光在其中傳播速度較小的）媒質(zhì)射到光疏（即光在其中傳播速度較大的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象，稱為全反射。

當(dāng)光射到兩種介質(zhì)界面，只產(chǎn)生反射而不產(chǎn)生折射；當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，折射角將大于入射角；當(dāng)入射角增大到某一數(shù)值時(shí)，折射角將達(dá)到90°，這時(shí)在光疏介質(zhì)中將不出現(xiàn)折射光線，只要入射角大于上述數(shù)值時(shí)，均不再存在折射現(xiàn)象，這就是全反射。所以產(chǎn)生全反射的條件是：

①光必須由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；

②入射角必須大于臨界角。（臨界角是折射角為90°時(shí)對(duì)應(yīng)的入射角只有光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)且入射角大于臨界角時(shí)，才會(huì)發(fā)生全反射。）

如圖所示，當(dāng)入射角θ增加到某種情形時(shí)，折射線延表面進(jìn)行，即折射角為90°，該入射角C稱為臨界角。若入射角大于臨界角，則無(wú)折射，全部光線均反回光密媒質(zhì)此現(xiàn)象稱為全反射。

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三、光的衍射

光在傳播過(guò)程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射。

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1. 分類

（1）狹縫衍射

讓激光發(fā)出的單色光照射到狹縫上，當(dāng)狹縫由很寬逐漸減小，在光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象會(huì)怎樣？

當(dāng)狹縫很寬時(shí)，縫的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象極不明顯，光沿直線傳播，在屏上產(chǎn)生一條跟縫寬度相當(dāng)?shù)牧辆€；但當(dāng)縫的寬度調(diào)到很窄，可以跟光波相比擬時(shí)，光通過(guò)縫后就明顯偏離了直線傳播方向，照射到屏上相當(dāng)寬的地方，并且出現(xiàn)了明暗相間的衍射條紋，紋縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬。但亮度越來(lái)越暗。

試驗(yàn)：可以用游標(biāo)卡尺調(diào)整到肉眼可辨認(rèn)的最小距離，再通過(guò)此縫看光源。

（2）小孔衍射

當(dāng)孔半徑較大時(shí)，光沿直線傳播，在屏上得到一個(gè)按直線傳播計(jì)算出來(lái)一樣大小的亮光圓斑；減小孔的半徑，屏上將出現(xiàn)按直線傳播計(jì)算出來(lái)的倒立的光源的像，即小孔成像；繼續(xù)減小孔的半徑，屏上將出現(xiàn)明暗相間的圓形衍射光環(huán)。

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2、產(chǎn)生條件

產(chǎn)生衍射的條件是：由于光的波長(zhǎng)很短，只有十分之幾微米，通常物體都比它大得多，所以當(dāng)光射向一個(gè)針孔、一條狹縫、一根細(xì)絲時(shí)，可以清楚地看到光的衍射。用單色光照射時(shí)效果好一些，如果用復(fù)色光，則看到的衍射圖案是彩色的。

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3、特點(diǎn)

衍射是一切波所共有的傳播行為。日常生活中聲波的衍射、水波的衍射、廣播段無(wú)線電波的衍射是隨時(shí)隨地發(fā)生的，易為人覺(jué)察。但是，光的衍射現(xiàn)象卻不易為人們所覺(jué)察，這是因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)很短，以及普通光源是非相干的面光源。當(dāng)用一束強(qiáng)光照明小孔、圓屏、狹縫、細(xì)絲、刀口、直邊等障礙物時(shí)，在足夠遠(yuǎn)的屏幕上會(huì)出現(xiàn)一幅幅不同的衍射圖樣。在實(shí)驗(yàn)室中，過(guò)去用碳弧燈這類強(qiáng)點(diǎn)光源，而廣泛采用氦氖激光器作光源來(lái)顯示衍射現(xiàn)象，收到了良好的效果。衍射現(xiàn)象具有兩個(gè)鮮明的特點(diǎn)：

①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，則遠(yuǎn)處屏幕上的衍射強(qiáng)度就沿該方向擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。

②若光孔線度越小，光束受限制得越厲害，則衍射范圍越加彌漫。理論上表明光孔橫向線度ρ與衍射發(fā)散角Δθ之間存在反比關(guān)系，ρΔθ≈λ。

當(dāng)光孔線度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波長(zhǎng)λ時(shí)，衍射效應(yīng)很不明顯，近似于直線傳播。當(dāng)光孔線度逐漸變小，衍射效應(yīng)逐漸明顯，在遠(yuǎn)處便出現(xiàn)亮暗分布的衍射圖樣。當(dāng)光孔線度小到可以同光波長(zhǎng)相比擬時(shí)，衍射效應(yīng)極為明顯，衍射范圍彌漫整個(gè)視場(chǎng)，過(guò)渡為散射情形。

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4、應(yīng)用

光的衍射決定光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)。氣體或液體中的大量懸浮粒子對(duì)光的散射，衍射也起重要的作用。在現(xiàn)代光學(xué)乃至現(xiàn)代物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)中，光的衍射得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。衍射應(yīng)用大致可以概括為以下四個(gè)方面：

①衍射用于光譜分析，如衍射光柵光譜儀。

②衍射用于結(jié)構(gòu)分析。衍射圖樣對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)有一種相當(dāng)敏感的“放大”作用，故而利用圖樣分析結(jié)構(gòu)，如X射線結(jié)構(gòu)學(xué)。?

③ 衍射成像。在相干光成像系統(tǒng)中，引進(jìn)兩次衍射成像概念，由此發(fā)展成為空間濾波技術(shù)和光學(xué)信息處理。光瞳衍射導(dǎo)出成像儀器的分辨本領(lǐng)。

④衍射再現(xiàn)波陣面。這是全息術(shù)原理中的重要一步。

⑤X光的衍射可用于測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)，這是確定晶體結(jié)構(gòu)的重要方法。

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四、光的干涉

兩列或幾列光波在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)（亮），在另一些區(qū)域則始終削弱（暗），形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱（明暗）分布的現(xiàn)象，稱為光的干涉。

干涉現(xiàn)象通常表現(xiàn)為光場(chǎng)強(qiáng)度在空間作相當(dāng)穩(wěn)定的明暗相間條紋分布；有時(shí)則表現(xiàn)為，當(dāng)干涉裝置的某一參量隨時(shí)間改變時(shí)，在某一固定點(diǎn)處接收到的光強(qiáng)按一定規(guī)律作強(qiáng)弱交替的變化。

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1、分類

（1）雙光波干涉

即兩個(gè)成員波的干涉。楊氏雙孔和雙縫干涉、菲涅耳雙鏡干涉及牛頓環(huán)等屬于此類。雙光波干涉形成的明暗條紋都不是細(xì)銳的，而是光強(qiáng)分布作正弦式的變化，這就是雙光波干涉的特征。多光波干涉則可形成細(xì)銳的條紋。

（2）多光波干涉

即多于兩個(gè)成員波的干涉。陸末-格爾克片干涉屬于此類。

圖中A為平行平板玻璃，一端開(kāi)有傾斜的入射窗BC。從S發(fā)出的源波經(jīng)BC進(jìn)入玻璃片后在其上、下表面間多次反射。每次在上表面反射時(shí)，皆同時(shí)有一波折射入空氣中。所有各次折射入空氣中的波就是從同一源波按分振幅方式造成的一組成員波。在透鏡L 的焦平面Π上觀測(cè)干涉條紋。相鄰兩波在P點(diǎn)的位相差為式中λ 為光波在真空中的波長(zhǎng)，n為玻璃的折射率，t為玻璃片厚度，β 為玻璃片內(nèi)的光程輔助線與表面法線的夾角。在接收面光強(qiáng)分布的條紋十分細(xì)銳，這是多光波干涉的特征。

（3）偏振光的干涉

在以上所舉的干涉中，各成員波在考察點(diǎn)處可認(rèn)為偏振方向大體一致。當(dāng)參與干涉的兩個(gè)成員波的偏振面夾有一定角（例如 90°）時(shí)，如何產(chǎn)生干涉見(jiàn)偏振光的干涉。

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2、產(chǎn)生條件

只有兩列光波的頻率相同，相位差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由兩個(gè)普通獨(dú)立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

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3、應(yīng)用

（1）根據(jù)光的干涉原理可以進(jìn)行長(zhǎng)度的精密計(jì)量。例如用邁克耳孫干涉儀校準(zhǔn)塊規(guī)的長(zhǎng)度。

（2）利用干涉現(xiàn)象還可以檢測(cè)加工過(guò)程中工件表面的幾何形狀與設(shè)計(jì)要求之間的微小差異。例如要加工一個(gè)平面，則可首先用精密工藝制造一個(gè)精度很高的平面玻璃板（樣板）。

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4、相干光

頻率相同，且振動(dòng)方向相同的光可稱為相干光。兩束滿足相干條件的光也可稱為相干光。

相干條件：這兩束光在相遇區(qū)域①振動(dòng)方向相同；②振動(dòng)頻率相同；③相位相同或相位差保持恒定。那么在兩束光相遇的區(qū)域內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

獲得相干光源的三種方法：

（1）分波陣面法

將點(diǎn)光源的波陣面分割為兩部分，使之分別通過(guò)兩個(gè)光具組，經(jīng)反射、折射或衍射后交迭起來(lái)，在一定區(qū)域形成干涉。由于波陣面上任一部分都可看作新光源，而且同一波陣面的各個(gè)部分有相同的位相，所以這些被分離出來(lái)的部分波陣面可作為初相位相同的光源，不論點(diǎn)光源的位相改變得如何快，這些光源的初相位差卻是恒定的。楊氏雙縫、菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡都是這類分波陣面干涉裝置。

（2）分振幅法

當(dāng)一束光投射到兩種透明媒質(zhì)的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。這方法叫做分振幅法。最簡(jiǎn)單的分振幅干涉裝置是薄膜，它是利用透明薄膜的上下表面對(duì)入射光的依次反射，由這些反射光波在空間相遇而形成的干涉現(xiàn)象。由于薄膜的上下表面的反射光來(lái)自同一入射光的兩部分，只是經(jīng)歷不同的路徑而有恒定的相位差，因此它們是相干光。另一種重要的分振幅干涉裝置，是邁克耳孫干涉儀。

（3）采用激光光源

激光光源的頻率、位相、振動(dòng)方向、傳播方向都相同。

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五、光的偏振

振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性叫做偏振，它是橫波區(qū)別于其他縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。光波電矢量振動(dòng)的空間分布對(duì)于光的傳播方向失去對(duì)稱性的現(xiàn)象叫做光的偏振。只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故光的偏振是光的波動(dòng)性的又一例證。在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，包含一切可能方向的橫振動(dòng)，且平均說(shuō)來(lái)任一方向上具有相同的振幅，這種橫振動(dòng)對(duì)稱于傳播方向的光稱為自然光（非偏振光）。凡其振動(dòng)失去這種對(duì)稱性的光統(tǒng)稱偏振光。

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1、分類

（1）線偏振光

在光的傳播過(guò)程中，只包含一種振動(dòng)，其振動(dòng)方向始終保持在同一平面內(nèi)，這種光稱為線偏振光（或平面偏振光）。你可以通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)想象這是一種什么景象：你把一根繩子的一頭拴在鄰居院子里的樹(shù)上，另一頭拿在你手里。再假定繩子是從籬笆的兩根竹子的正當(dāng)中穿過(guò)去的。如果你現(xiàn)在拿繩子上下振動(dòng)，繩子產(chǎn)生的波就會(huì)從兩根竹子之間通過(guò)，并從你的手傳到那棵樹(shù)上。這時(shí)，那座籬笆對(duì)你的波來(lái)說(shuō)是“透明的”。但是，要是你讓繩子左右波動(dòng)，繩子就會(huì)撞在兩根竹子上，波就不會(huì)通過(guò)籬笆了，這時(shí)這座籬笆就相當(dāng)于一個(gè)起偏振器件。

（2）部分偏振光

光波包含一切可能方向的橫振動(dòng)，但不同方向上的振幅不等，在兩個(gè)互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，這種光稱為部分偏振光。自然光和部分偏振光實(shí)際上是由許多振動(dòng)方向不同的線偏振光組成。

當(dāng)光線從空氣（嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)該是真空）射入介質(zhì)時(shí)，布儒斯特角的正切值等于介質(zhì)的折射率n。由于介質(zhì)的折射率是與光波長(zhǎng)有關(guān)的，對(duì)同樣的介質(zhì)，布儒斯特角的大小也是與光波長(zhǎng)有關(guān)的。以光學(xué)玻璃折射率計(jì)算，布儒斯特角大約為54-62度左右。當(dāng)入射角偏離布儒斯特角時(shí)，反射光將是部分偏振光。

（3）橢圓偏振光

在光的傳播過(guò)程中，空間每個(gè)點(diǎn)的電矢量均以光線為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且電矢量端點(diǎn)描出一個(gè)橢圓軌跡，這種光稱為橢圓偏振光。迎著光線方向看，凡電矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱右旋橢圓偏振光，凡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱左旋橢圓偏振光。橢圓偏振光中的旋轉(zhuǎn)電矢量是由兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直、有固定相位差的電矢量振動(dòng)合成的結(jié)果。

（4）圓偏振光

旋轉(zhuǎn)電矢量端點(diǎn)描出圓軌跡的光稱圓偏振光，是橢圓偏振光的特殊情形。在我們的觀察時(shí)間段中平均后，圓偏振光看上去是與自然光一樣的，但是圓偏振光的偏振方向是按一定規(guī)律變化的，而自然光的偏振方向變化是隨機(jī)的，沒(méi)有規(guī)律的。

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2、產(chǎn)生方法

從自然光獲得線偏振光的方法有以下四種：

（1）利用反射和折射；

（2）利用二向色性；

（3）利用晶體的雙折射；

（4）利用散射。

另外，線偏振光可以經(jīng)過(guò)波晶片產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光。

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3、應(yīng)用

（1）電子表的液晶顯示用到了偏振光

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?液晶原理

兩塊透振方向相互垂直的偏振片當(dāng)中插進(jìn)一個(gè)液晶盒，盒內(nèi)液晶層的上下是透明的電極板，它們刻成了數(shù)字筆畫(huà)的形狀。外界的自然光通過(guò)第一塊偏振片后，成了偏振光。這束光在通過(guò)液晶時(shí)，如果上下兩極板間沒(méi)有電壓，光的偏振方向會(huì)被液晶旋轉(zhuǎn)90度（這種性質(zhì)叫做液晶的旋光性），于是它能通過(guò)第二塊偏振片。第二塊偏振片的下面是反射鏡，光線被反射回來(lái)，這時(shí)液晶盒看起來(lái)是透明的。但在上下兩個(gè)電極間有一定大小的電壓時(shí)，液晶的性質(zhì)改變了，旋光性消失，于是光線通不過(guò)第二塊偏振片，這個(gè)電極下的區(qū)域變暗，如果電極刻成了數(shù)字的筆畫(huà)的形狀，用這種方法就可以顯示數(shù)字。

（2）在攝影鏡頭前加上偏振鏡消除反光

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?偏振鏡效果

在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿、水面、陳列櫥柜、油漆表面、塑料表面等，常常會(huì)出現(xiàn)耀斑或反光，這是由于光線的偏振而引起的。在拍攝時(shí)加用偏振鏡，并適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)偏振鏡面，能夠阻擋這些偏振光，借以消除或減弱這些光滑物體表面的反光或亮斑。要通過(guò)取景器一邊觀察一邊轉(zhuǎn)動(dòng)鏡面，以便觀察消除偏振光的效果。當(dāng)觀察到被攝物體的反光消失時(shí)，既可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)鏡面。

（3）攝影時(shí)控制天空亮度，使藍(lán)天變暗

由于藍(lán)天中存在大量的偏振光，所以用偏振鏡能夠調(diào)節(jié)天空的亮度，加用偏振鏡以后，藍(lán)天變的很暗，突出了藍(lán)天中的白云。偏振鏡是灰色的，所以在黑白和彩色攝影中均可以使用。

（4）使用偏振鏡看立體電影

在觀看立體電影時(shí)，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，這副眼鏡就是一對(duì)透振方向互相垂直的偏振片。

立體電影是用兩個(gè)鏡頭如人眼那樣從兩個(gè)不同方向同時(shí)拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時(shí)，通過(guò)兩個(gè)放映機(jī)，把用兩個(gè)攝影機(jī)拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時(shí)如果用眼睛直接觀看，看到的畫(huà)面是模糊不清的，要看到立體電影，就要在每架電影機(jī)前裝一塊偏振片，它的作用相當(dāng)于起偏器。從兩架放映機(jī)射出的光，通過(guò)偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機(jī)前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變。觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應(yīng)的偏振光圖像，即左眼只能看到左機(jī)映出的畫(huà)面，右眼只能看到右機(jī)映出的畫(huà)面，這樣就會(huì)像直接觀看那樣產(chǎn)生立體感覺(jué)。這就是立體電影的原理。當(dāng)然，實(shí)際放映立體電影是用一個(gè)鏡頭，兩套圖像交替地印在同一電影膠片上，還需要一套復(fù)雜的裝置。

光在晶體中的傳播與偏振現(xiàn)象密切相關(guān)，利用偏振現(xiàn)象可了解晶體的光學(xué)特性，制造用于測(cè)量的光學(xué)器件，以及提供諸如巖礦鑒定、光測(cè)彈性及激光調(diào)制等技術(shù)手段。

（5）生物的生理機(jī)能與偏振光

人的眼睛對(duì)光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲(chóng)的眼睛對(duì)偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五只眼：三只單眼、兩只復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含有6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽(yáng)的偏光確定太陽(yáng)的方位，然后以太陽(yáng)為定向標(biāo)來(lái)判斷方向，所以蜜蜂可以準(zhǔn)確無(wú)誤地把它的同類引到它所找到的花叢。

再如在沙漠中，如果不帶羅盤(pán)，人是會(huì)迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導(dǎo)航，因而不會(huì)迷路。

（6）汽車使用偏振片防止夜晚對(duì)面車燈晃眼

遠(yuǎn)光燈是非常討厭的，但是利用光的偏振可以解決這個(gè)問(wèn)題。我們可以將汽車燈罩設(shè)計(jì)成斜方向45°的偏振鏡片，這樣射出去的光都是有規(guī)律的斜向光。汽車駕駛員戴一副夜間眼鏡，偏振方向與燈罩偏振方向相同。如此一來(lái)，駕駛員只能看到自己汽車射出去的光，而對(duì)面汽車射來(lái)光的震動(dòng)方向，正好是與本方向汽車成90°角，那樣對(duì)面的車燈光線就不會(huì)再晃到駕駛員的眼睛。

當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想需要很漫長(zhǎng)的道路，首先世界必須制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)定燈罩與眼鏡的偏振方向；其次偏振眼鏡必然會(huì)損失一部分光線，那么駕駛員的視野會(huì)受到影響；而且汽車大燈的功率都很大，其一半的能量都被偏振鏡片吸收，一定會(huì)產(chǎn)生大量的熱，對(duì)于汽車燈罩的做工，也是一個(gè)非常大的考驗(yàn)。

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4、偏振度

在部分偏振光的總強(qiáng)度中，完全偏振光所占的成分叫做偏振度。

特征：偏振度的數(shù)值愈接近1，光線的偏振化程度就愈純粹，一般偏振度都小于1。

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六、丁達(dá)爾效應(yīng)

當(dāng)一束光線透過(guò)膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”，這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象，也叫丁達(dá)爾效應(yīng)或者丁澤爾現(xiàn)象、丁澤爾效應(yīng)、廷得耳效應(yīng)。

丁達(dá)爾效應(yīng)是區(qū)分膠體與溶液的一種常用物理方法。

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1、產(chǎn)生原因

在光的傳播過(guò)程中，光線照射到粒子時(shí)，如果粒子大于入射光波長(zhǎng)很多倍，則發(fā)生光的反射；如果粒子小于入射光波長(zhǎng)，則發(fā)生光的散射，這時(shí)觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光，稱為散射光或乳光。丁達(dá)爾效應(yīng)就是光的散射現(xiàn)象或稱乳光現(xiàn)象。由于溶液粒子直徑一般不超過(guò)1 nm，膠體粒子介于溶液中溶質(zhì)粒子和懸濁液粒子之間，其直徑在1~100 nm，小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)（400 nm～700 nm），因此，當(dāng)可見(jiàn)光透過(guò)膠體時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的散射作用。而對(duì)于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強(qiáng)度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對(duì)光的散射作用很微弱。此外，散射光的強(qiáng)度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強(qiáng)。

所以說(shuō)，膠體能有丁達(dá)爾現(xiàn)象，而溶液幾乎沒(méi)有，可以采用丁達(dá)爾現(xiàn)象來(lái)區(qū)分膠體和溶液。注意：當(dāng)有光線通過(guò)懸濁液時(shí)有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)光路，但是由于懸濁液中的顆粒對(duì)光線的阻礙過(guò)大，使得產(chǎn)生的光路很短。

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2、例證

（1）丁達(dá)爾現(xiàn)象

1869年，丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，若令一束匯聚的光通過(guò)溶膠，則從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是丁達(dá)爾效應(yīng)。

其他分散體系產(chǎn)生的這種現(xiàn)象遠(yuǎn)不如膠體顯著，因此，丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)際上成為判別膠體與真溶液的最簡(jiǎn)便的方法。如圖所示為Fe（OH）3溶膠與CuSO4溶液的區(qū)別。

可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約在400～700 nm之間，當(dāng)光線射入分散體系時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射，可能發(fā)生以下三種情況：

①當(dāng)光束通過(guò)粗分散體系，由于分散質(zhì)的粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射或折射現(xiàn)象，使體系呈現(xiàn)混濁。

②當(dāng)光線通過(guò)膠體溶液，由于分散質(zhì)粒子的半徑一般在1～100 nm之間，小于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見(jiàn)乳白色的光柱，出現(xiàn)丁達(dá)爾現(xiàn)象。

③當(dāng)光束通過(guò)分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見(jiàn)散射光。

（2）膠體現(xiàn)象

光射到微粒上可以發(fā)生兩種情況，一是當(dāng)微粒直徑大于入射光波長(zhǎng)很多倍時(shí)，發(fā)生光的反射；二是微粒直徑小于入射光的波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生光的散射，散射出來(lái)的光稱為乳光。散射光的強(qiáng)度，還隨著微粒濃度增大而增加，因此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，膠體濃度不要太稀。

（3）暗室現(xiàn)象

在暗室中，讓一束平行光線通過(guò)肉眼看來(lái)完全透明的膠體，從垂直于光束的方向，可以觀察到有一渾濁發(fā)亮的光柱，其中有微粒閃爍，該現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾效應(yīng)。在膠體中分散質(zhì)粒子直徑比可見(jiàn)光波長(zhǎng)要短，入射光的電磁波使顆粒中的電子做與入射光波同頻率的強(qiáng)迫振動(dòng)，致使顆粒本身像一個(gè)新光源一樣，向各方向發(fā)出與入射光同頻率的光波。丁達(dá)爾效應(yīng)就是粒子對(duì)光散射（光波偏離原來(lái)方向而發(fā)散傳播）作用的結(jié)果，如黑夜中看到的探照燈的光束、晴天時(shí)天空中的藍(lán)色，都是粒子對(duì)光的散射作用。根據(jù)散射光強(qiáng)的規(guī)律和溶膠粒子的特點(diǎn)，只有溶膠具有較強(qiáng)的光散射現(xiàn)象，故丁達(dá)爾現(xiàn)象常被認(rèn)為是膠體體系。

（4）樹(shù)林現(xiàn)象

清晨，在茂密的樹(shù)林中，常?？梢钥吹綇闹θ~間透過(guò)的一道道光柱，類似于這種自然界現(xiàn)象，也是丁達(dá)爾現(xiàn)象。這是因?yàn)樵啤㈧F、煙塵也是膠體，只是這些膠體的分散劑是空氣，分散質(zhì)是微小的塵埃或液滴。

（5）耶穌光

耶穌光即丁達(dá)爾效應(yīng)的形成，是靠霧氣或是大氣中的灰塵，當(dāng)太陽(yáng)照射下來(lái)投射在上面時(shí)，就可以明顯看出光線的線條，加上太陽(yáng)是大面積的光線，所以投射下來(lái)的，不會(huì)只是一點(diǎn)點(diǎn)，而是一整片的壯闊畫(huà)面這種為風(fēng)景帶來(lái)一種神圣的靜謐感的光線，不知何時(shí)被命名為了“耶穌光”。