偏振光實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《偏振光實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、偏振光實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)1.驗(yàn)證馬呂斯定律實(shí)驗(yàn)原理：某些雙折射晶體對(duì)于光振動(dòng)垂直于光軸的線偏振光有強(qiáng)烈吸收，而對(duì)于光振動(dòng)平行于光軸的線偏振光吸收很少(吸收o光，通過e光)，這種對(duì)線偏振光的強(qiáng)烈的選擇吸收性質(zhì)，叫做二向色性。具有二向色性的晶體叫做偏振片。P1P2A0A0cosθθ圖2偏振片可作為起偏器。自然光通過偏振片后，變?yōu)檎駝?dòng)面平行于偏振片光軸(透振方向)，強(qiáng)度為自然光一半的線偏振光。如圖1、圖2所示：P1P2線偏光單色自然光線偏光圖1圖1中靠近光源的偏振片為起偏器，設(shè)經(jīng)過后線偏振光振幅為（圖2所示），光強(qiáng)為I0。

2、與夾角為,因此經(jīng)后的線偏振光振幅為，光強(qiáng)為,此式為馬呂斯定律。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖形：從圖形中可以看出符合余弦定理，數(shù)據(jù)正確。實(shí)驗(yàn)2.半波片，1/4波片作用實(shí)驗(yàn)原理：偏振光垂直通過波片以后，按其振動(dòng)方向（或振動(dòng)面）分解為尋常光（o光）和非常光（e光）。它們具有相同的振動(dòng)頻率和固定的相位差（同波晶片的厚度成正比），若將它們投影到同一方向，就能滿足相干條件，實(shí)現(xiàn)偏振光的干涉。分振動(dòng)面的干涉裝置如圖3所示，M和N是兩個(gè)偏振片，C是波片，單色自然光通過M變成線偏振光，線偏振光在波片C中分解為o光和e光，最后投影在N上，形成干涉

3、。MCN圖3分振動(dòng)面干涉裝置I0波片偏振片偏振片單色自然光考慮特殊情況，當(dāng)M⊥N時(shí)，即兩個(gè)偏振片的透振方向垂直時(shí)，出射光強(qiáng)為：；當(dāng)M∥N時(shí)，即兩個(gè)偏振片的透振方向平行時(shí)，出射光強(qiáng)為：。其中θ為波片光軸與M透振方向的夾角，δ為o光和e光的總相位差（同波晶片的厚度成正比）。改變?chǔ)?、δ中的任何一個(gè)都可以改變屏幕上的光強(qiáng)。當(dāng)δ=（2k+1）π（1/2波片）時(shí)，cosδ=-1，，出射光強(qiáng)最大，，出射光強(qiáng)最小；當(dāng)δ=[（2k+1）π]/2（1/4波片）時(shí)，cosδ=0，,。特別地，利用1/4波片我們還可以得到圓偏振光和橢圓

4、偏振光。當(dāng)θ=45度時(shí)，得到圓偏振光，此時(shí)讓偏振片N旋轉(zhuǎn)一周，屏幕上光強(qiáng)不變。一般情況下，得到的是橢圓偏振光，讓偏振片N旋轉(zhuǎn)一周，屏幕上的光斑“兩明兩暗”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：半波片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表：1/4波片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：結(jié)論：線偏振光通過1/4波片后可能變成圓偏振光，橢圓偏振光也有可能仍是線偏振光。實(shí)驗(yàn)3.旋光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理：線偏振光通過某些物質(zhì)的溶液后，偏振光的振動(dòng)面將旋轉(zhuǎn)一定的角度，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)的角度稱為該物質(zhì)的旋光度。通常用旋光儀來測(cè)量物質(zhì)的旋光度。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的旋光能力、溶液的性質(zhì)、溶液

5、濃度、樣品管長度、溫度及光的波長等有關(guān)。當(dāng)其它條件均固定時(shí)，旋光度與溶液濃度C呈線性關(guān)系即(5-1)比例常數(shù)與物質(zhì)旋光能力、溶劑性質(zhì)、樣品管長度、溫度及光的波長等有關(guān)，C為溶液的濃度。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度即旋光率來度量，旋光率用下式表示：(5-2)(5-2)式中，右上角的t表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度(單位：℃)，是指旋光儀采用的單色光源的波長(單位：nm)，θ為測(cè)得的旋光度(0)，l為樣品管的長度(單位：dm)，C為溶液濃度(單位：g/100mL)。由(5-2)式可知：偏振光的振動(dòng)面是隨著光在旋光物質(zhì)中向前進(jìn)行而逐漸旋

6、轉(zhuǎn)的，因而振動(dòng)面轉(zhuǎn)過角度θ透過的長度l成正比。振動(dòng)面轉(zhuǎn)過的角度θ不僅與透過的長度l成正比，而且還與溶液濃度C成正比[14]。如果已知待測(cè)溶液濃度C和液柱長度l，只要測(cè)出旋光度θ就可以計(jì)算出旋光率。如果已知液柱長度為l固定值，可依次改變?nèi)芤旱臐舛菴，就可以測(cè)得相應(yīng)旋光度θ。并作旋光度與濃度的關(guān)系直線θ~C，從直線斜率、液樁長度l及溶液濃度C，可計(jì)算出該物質(zhì)的旋光率；同樣，也可以測(cè)量旋光性溶液的旋光度θ，確定溶液的濃度C。旋光性物質(zhì)還有右旋和左旋之分。當(dāng)面對(duì)光射來方向觀察，如果振動(dòng)面按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則稱右旋物質(zhì)；

7、如果振動(dòng)面向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，稱左旋物質(zhì)。測(cè)量葡萄糖水溶液的濃度將已經(jīng)配置好的裝有不同的容積克濃度(單位：g/100mL)的葡萄糖。水溶液的樣品管放到樣品架上，測(cè)出不同濃度C下旋光度值。并同時(shí)記錄測(cè)量環(huán)境溫度和記錄激光波長葡萄糖水溶液的濃度配制成C0、C0/2、C0/4、C0/8，0(純水，濃度為零)，共5種試樣，濃度C0取30%左右為宜。分別將不用濃度溶液注入相同長度的樣品試管中。測(cè)量不同濃度樣品的旋光度(多次測(cè)量取平均)。用最小二乘法對(duì)旋光度、溶液濃度進(jìn)行直線擬合(可以將C0作為1個(gè)單位考慮)，計(jì)算出葡萄糖的

8、旋光率。也可以以溶液濃度為橫坐標(biāo)，旋光度為縱坐標(biāo)，繪出葡萄糖溶液的旋光直線，由此直線斜率代入公式(5-2)，求得葡萄糖的旋光率。數(shù)據(jù)記錄及處理圖形：實(shí)驗(yàn)4.光彈效應(yīng)光彈性試驗(yàn)是應(yīng)用光學(xué)方法研究受力構(gòu)件中應(yīng)力分布情況的試驗(yàn)，在光測(cè)彈性儀上進(jìn)行，先用具有雙折射性能的透明材料制成和實(shí)際構(gòu)件形狀相似的模型，受力后，以偏振光透過模型，由于應(yīng)力的存在，產(chǎn)生光的暫時(shí)雙折射現(xiàn)象，再透過分析鏡后產(chǎn)生光的