2024年5月15日发(作者：姒馥芬)

三、起偏器和检偏器

1．基本概念：

普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振光的器件称为起偏器（Polarizer）。

人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏振状态的器件称为检偏器（Analyzer）。

常用的起偏器有：偏振片、尼科耳棱镜等。能作起偏器的也可以当作检偏器。

2．偏振片（Polaroid）：

两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下

拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行与

该方向的振动通过，这一方向称为透振方向。

是一种人工膜片，其中有大量按一定规则排列的微小晶粒，对不同方向的光振动有选择

吸收的性能，从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片上时，与此方向垂直

的光振动分量完全被吸收，只让平行于该方向的光振动分量通过，从而获得线偏振光。利用

这个特性可以制成偏振片。

即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件，叫做偏振片。

这个特定的方向叫做偏振片的偏振化方向，

用“



”表示。

3．起偏器

自然光通过偏振片后成为线偏振光，线偏振

光的振动方向与偏振片的偏振化方向一致。在这

里偏振片起着起偏器的作用。

• • •

4．检偏器——用来检验某一束光是否偏振光。

方法：转动偏振片，观察透射光强度的变化：

自然光：透射光强度不发生变化

偏振光：透射光强度发生变化

偏振光通过偏振片后，在转动偏振片的过程中，透射光强度发生变化。在这里偏振片起

着检偏器的作用。

（1）线偏振光

检偏器旋转一周，光强两强两黑。

（2）自然光

在光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋

转，屏上亮暗无变化。

（3）部分偏振光

检偏器旋转一周，屏上光强经历两强两弱变化。

（4）圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，光强无变

化。

（5）椭圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，

光强两强两弱。

四、马吕斯定律（Malus Law）：

马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )，法国物理学家及军事工程师。出

生于巴黎。







1808年发现反射光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律；

1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。

1811年，他发现折射光的偏振。

1．马吕斯定律的内容：

强度为I

0

的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度（在不考虑吸收的情况下）为：

I=I

0

cosα

其中α为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化方向之间的夹角。

2．解释：

如图所示，P

1

为起偏器，P

2

为检偏器，偏振片偏振化方向MM’、NN’之间的夹角为α，

自然光通过起偏器P

1

后，称为线偏振光，假设振幅为A

0

，可以分解为平行和垂直与NN’的

两个分量

A

//

＝A

0

co



s A



A

0

sin



检偏器P

2

只允许平行于偏振化方向NN’的光振动通过，因而透射光强为

22

I＝A



＝A

0

co

2

s



2

即

I＝I

0

co

2

s



3．讨论：

1）当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化。

起偏器与检偏器偏振化方向平行时：α

=0

或α

=

π，I=I

0

，透射光强度最大；起偏器与

检偏器偏振化方向垂直时：α

=

π

/2

或α

=3

π

/2

，I=0，透射光强度最小；α为其它角度时，

透射光的强度介于0～I

0

之间。

2）马吕斯定律是对偏振光的无吸收而言的，对于自然光并不成立。若是自然光I

0

，通过偏

振片后，I＝I

0

/2，偏振片在这里实际上起着起偏器的作用。

3）当两个偏振片互相垂直时，光振动沿第一个偏振片偏振化方向的线偏振光被第二个偏振

片完全吸收，出现所谓的消光现象（Extinction）。

例题：自然光垂直射到互相垂直的两个偏振片上，若（1）透射光强为透射光最大光强的三

分之一；（2）透射光强为入射光强的三分之一；则这两个偏振片的偏振化方向的夹角为多少？

解：设自然光的光强为I

0

，通过第一个偏振片以后，光强为I

0

/2，因此通过第二个偏振片后

的最大光强为I

0

/2。根据题意和马吕斯定律有

（1）

I

0

1

I

0

0

cos

2





，解得



＝5444



232

I

0

I

cos

2





0

，解得



＝35

0

16

23

（2）

例题：光强的调制。在透振方向正交的起偏器

M

和检偏器

N

之间，插入一片以角速度ω旋

转的理想偏振片P，入射自然光强为

I

0

，试求由系统出射的光强是多少？

解：如图所示，

AA

0

/2sin



tcos



t

I



I

0

/2



sin

2



tcos

2



t



I

0

/16



1cos4



t



，可见当



t=0

0

,90

0

,180

0

,270

0

时，输出光强为零。



t=45

0

,135

0

,225

0

,315

0

时，输出光强为I

0

/8。



每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四暗”。

2024年5月15日发(作者：姒馥芬)

三、起偏器和检偏器

1．基本概念：

普通光源发出的是自然光，用于从自然光中获得偏振光的器件称为起偏器（Polarizer）。

人的眼睛不能区分自然光与偏振光，用于鉴别光的偏振状态的器件称为检偏器（Analyzer）。

常用的起偏器有：偏振片、尼科耳棱镜等。能作起偏器的也可以当作检偏器。

2．偏振片（Polaroid）：

两向色性的有机晶体，如硫酸碘奎宁、电气石或聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下

拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行与

该方向的振动通过，这一方向称为透振方向。

是一种人工膜片，其中有大量按一定规则排列的微小晶粒，对不同方向的光振动有选择

吸收的性能，从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片上时，与此方向垂直

的光振动分量完全被吸收，只让平行于该方向的光振动分量通过，从而获得线偏振光。利用

这个特性可以制成偏振片。

即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件，叫做偏振片。

这个特定的方向叫做偏振片的偏振化方向，

用“



”表示。

3．起偏器

自然光通过偏振片后成为线偏振光，线偏振

光的振动方向与偏振片的偏振化方向一致。在这

里偏振片起着起偏器的作用。

• • •

4．检偏器——用来检验某一束光是否偏振光。

方法：转动偏振片，观察透射光强度的变化：

自然光：透射光强度不发生变化

偏振光：透射光强度发生变化

偏振光通过偏振片后，在转动偏振片的过程中，透射光强度发生变化。在这里偏振片起

着检偏器的作用。

（1）线偏振光

检偏器旋转一周，光强两强两黑。

（2）自然光

在光路中插入检偏器，屏上光强减半。检偏器旋

转，屏上亮暗无变化。

（3）部分偏振光

检偏器旋转一周，屏上光强经历两强两弱变化。

（4）圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，光强无变

化。

（5）椭圆偏振光

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，

光强两强两弱。

四、马吕斯定律（Malus Law）：

马吕斯 ( Etienne Louis Malus 1775-1812 )，法国物理学家及军事工程师。出

生于巴黎。







1808年发现反射光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律；

1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。

1811年，他发现折射光的偏振。

1．马吕斯定律的内容：

强度为I

0

的偏振光，通过检偏器后，透射光的强度（在不考虑吸收的情况下）为：

I=I

0

cosα

其中α为检偏器的偏振化方向与入射偏振光的偏振化方向之间的夹角。

2．解释：

如图所示，P

1

为起偏器，P

2

为检偏器，偏振片偏振化方向MM’、NN’之间的夹角为α，

自然光通过起偏器P

1

后，称为线偏振光，假设振幅为A

0

，可以分解为平行和垂直与NN’的

两个分量

A

//

＝A

0

co



s A



A

0

sin



检偏器P

2

只允许平行于偏振化方向NN’的光振动通过，因而透射光强为

22

I＝A



＝A

0

co

2

s



2

即

I＝I

0

co

2

s



3．讨论：

1）当检偏器以入射光为轴转动时，透射光强度将有变化。

起偏器与检偏器偏振化方向平行时：α

=0

或α

=

π，I=I

0

，透射光强度最大；起偏器与

检偏器偏振化方向垂直时：α

=

π

/2

或α

=3

π

/2

，I=0，透射光强度最小；α为其它角度时，

透射光的强度介于0～I

0

之间。

2）马吕斯定律是对偏振光的无吸收而言的，对于自然光并不成立。若是自然光I

0

，通过偏

振片后，I＝I

0

/2，偏振片在这里实际上起着起偏器的作用。

3）当两个偏振片互相垂直时，光振动沿第一个偏振片偏振化方向的线偏振光被第二个偏振

片完全吸收，出现所谓的消光现象（Extinction）。

例题：自然光垂直射到互相垂直的两个偏振片上，若（1）透射光强为透射光最大光强的三

分之一；（2）透射光强为入射光强的三分之一；则这两个偏振片的偏振化方向的夹角为多少？

解：设自然光的光强为I

0

，通过第一个偏振片以后，光强为I

0

/2，因此通过第二个偏振片后

的最大光强为I

0

/2。根据题意和马吕斯定律有

（1）

I

0

1

I

0

0

cos

2





，解得



＝5444



232

I

0

I

cos

2





0

，解得



＝35

0

16

23

（2）

例题：光强的调制。在透振方向正交的起偏器

M

和检偏器

N

之间，插入一片以角速度ω旋

转的理想偏振片P，入射自然光强为

I

0

，试求由系统出射的光强是多少？

解：如图所示，

AA

0

/2sin



tcos



t

I



I

0

/2



sin

2



tcos

2



t



I

0

/16



1cos4



t



，可见当



t=0

0

,90

0

,180

0

,270

0

时，输出光强为零。



t=45

0

,135

0

,225

0

,315

0

时，输出光强为I

0

/8。



每旋转偏振片P一周，输出光强有“四明四暗”。