偏振與雙折射實(shí)驗(yàn)

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1、偏振與雙折射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理§1偏振光與自然光1.光的偏振現(xiàn)象：偏振是橫波特有的現(xiàn)象，如機(jī)械橫波：縫闌轉(zhuǎn)900后波不能通過——偏振現(xiàn)象.如光波能發(fā)生這種現(xiàn)象，就是橫波。實(shí)驗(yàn)1：演示觀察太陽光，看到偏振片透明，將偏振片轉(zhuǎn)過900后，問題：光波是不是橫波？!偏振化方向情況不變。偏振片實(shí)驗(yàn)2：演示偏振片透明偏振片全黑（消光現(xiàn)象）B繞軸旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)度發(fā)生變化說明了光波是橫波！問題：如何解釋實(shí)驗(yàn)1、2？實(shí)驗(yàn)1：轉(zhuǎn)過900后，偏振片仍然透明。2.自然光與偏振光偏振光線偏振光（完全偏振光）部分偏振光橢圓（圓）偏振光（1）線偏振光：光矢量在一個(gè)確定的平面內(nèi)沿一個(gè)確定的振動(dòng)方向振動(dòng)。（2）部分

2、偏振光：各個(gè)振動(dòng)方向都有，但有一個(gè)方向占優(yōu)勢(shì)。T光振動(dòng)方向與畫面平行光振動(dòng)方向與畫面垂直部分偏振光（3）橢圓（圓）偏振光：一個(gè)振動(dòng)方向，但振動(dòng)方向隨時(shí)間變化（變化沿橢圓）T橢圓（圓）偏振光（4）自然光（非偏振光）傳播方向?qū)嶋H的光源中許多原子同時(shí)躍遷獨(dú)立發(fā)光，振動(dòng)方向各不相同，但機(jī)會(huì)均等。自然光可分解為兩個(gè)垂直的、振幅相等的獨(dú)立光振動(dòng)。實(shí)驗(yàn)1：實(shí)驗(yàn)2:偏振片透明偏振片全黑B繞軸旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)度發(fā)生變化偏振片透明繞軸旋轉(zhuǎn)900，情況不變?，F(xiàn)在可以解釋實(shí)驗(yàn)1、2了這是因?yàn)槿肷涔馐亲匀还?。入射到B片的光是偏振光時(shí)，光的橫波特性表現(xiàn)出來了。利用選擇吸收獲得線偏振光起偏器檢偏器偏振片的

3、起偏與檢偏作用偏振化方向3.如何由自然光獲得線偏振光？§2馬呂斯定律研究透射光的強(qiáng)度a=20cosII10若自然光在a的前方強(qiáng)度是I0，則過a后的強(qiáng)度是(I0?2)20由馬呂斯定律知討論§3光的雙折射現(xiàn)象1.晶體對(duì)光的雙折射現(xiàn)象0光：尋常光線，遵循折射定律e光：非常光線，不遵循折射定律方解石CaCO32.雙折射現(xiàn)象產(chǎn)生的原因各向同性的介質(zhì)各方向?qū)獾恼凵渎蕁相同，不產(chǎn)生雙折射對(duì)O光：一個(gè)折射率對(duì)e光：無數(shù)個(gè)折射率但CaCO3等類各向異性晶體CaCO33.幾個(gè)概念（1）晶體的光軸：是一個(gè)特殊的方向，沿著此方向傳播的光不發(fā)生雙折射。沿此方向o、e光速度相同。（2）晶體的主截面

4、：光軸與晶體表面法線組成的平面。（3）光線的主平面：光軸與晶體中光線組成的平面。注意：重點(diǎn)研究：入射光在主截面內(nèi)的情況10o光e光的主平面不一定相同o光的振動(dòng)方向?o光的主平面e光的振動(dòng)方向//e光的主平面入射光在主截面內(nèi)，則o、e光在主截面內(nèi)。o、e光主平面就與主截面為同一平面。o光振動(dòng)方向?e光振動(dòng)方向20主平面，主截面不一定相同。（4）負(fù)晶體負(fù)晶體enn30evv￡0,n0常數(shù)在垂直于光軸的方向上：(min)(max)eenvT(min)en晶體的主折射率vcn=ne變化負(fù)晶體4.用惠更斯原理解釋雙折射現(xiàn)象重要！5.利用雙折射獲得線偏振光（1）尼科爾棱鏡方解石加拿大

5、樹膠551.=n（2）格蘭——湯姆遜棱鏡（略，得到o光）eoe（用方解石粘結(jié)而成，得到e光）??為任意值，合振動(dòng)的軌跡為一般橢圓§4波晶片1.橢圓偏振光與圓偏振光的產(chǎn)生回顧互相垂直的機(jī)械振動(dòng)的合成為直線為橢圓為正橢圓k為偶數(shù)，振動(dòng)方向不變。k為奇數(shù)振動(dòng)方向改變2?。A1=A2為圓若?相同，??恒定，振動(dòng)方向互相垂直，且p1jDk合振動(dòng)為任一橢圓正橢圓圓10自然光在雙折射晶體中產(chǎn)生的o光、e光疊加，能否產(chǎn)生橢圓偏振光？20由線偏振光在雙折射晶體中分成的o光、e光可能　產(chǎn)生橢圓偏振光。從雙折射晶體中出射的o光e光有恒定位相差。對(duì)光振動(dòng)：不能！出射光仍為自然光。討論獲得橢圓和

6、圓偏振光的光路圖光軸*???k?時(shí)晶片出來的光是橢圓偏振光，*??=k?時(shí)，(k=1,2…)仍為線偏振光。k為偶數(shù)，振動(dòng)方向不變。k為奇數(shù)振動(dòng)方向改變2?。AA0Ae?a光軸主平面?=450時(shí)，Ae=A0，是圓偏振光。0光e光從b面出射時(shí)，光程差和位相差分別為：2.波晶片：（1）?/2波片：晶片的厚度為d，使光程差為?/2。符合入射光是線偏振光時(shí)，從?/2波片中出來（2）?/4波片：晶片的厚度為d，使光程差為?/4。符合入射光是線偏振光時(shí)，從?/4波片中出來是（1/2波片1/4波片）仍是線偏振光。橢圓偏振光。20自然光與部分偏振光兩垂直成分無恒定相位差、　而橢圓和圓偏振

7、光兩垂直成分有恒定相位差。40橢圓與圓偏振光（長軸或短軸平行于1/4波片的光　軸時(shí)）經(jīng)1/4波片后，兩垂直成分位相差為10?/2波片、?/4波片是對(duì)一定的?而言的。30自然光、部分偏振光通過?/2、?/4波片仍然是　自然光或部分偏振光。討論出來的是線偏振光3.偏振光的干涉研究在同一平面上振動(dòng)的兩偏振光的干涉偏振片P2附加位相差?從C出射的o光、e光通過P2后才會(huì)產(chǎn)生通常意義下的干涉。從C出射的o光、e光能否產(chǎn)生干涉？P1、P2兩偏振片的偏振化方向互相垂直放置：不能！O光、e光振動(dòng)方向互相垂直，不是相干光。負(fù)晶體*晶面上O光