偏振光分析實驗

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1、偏振光分析光學(xué)實驗實驗?zāi)康?、觀察光的偏振現(xiàn)象,加深對理論知識的理解。2、了解產(chǎn)生和檢驗偏振光的原理和方法及使用的元件。實驗儀器氦氖激光器偏振片(2片)1/4波片?波片激光功率指示儀支架若干實驗原理光的波動的形式在空間傳播屬于電磁波，它的電矢量E與磁矢量H相互垂直。E和H均垂直于光的傳播方向，故光波是橫波。實驗證明光效應(yīng)主要由電場引起，所以電矢量E的方向定為光的振動方向。（2）部分偏振光在某一方向振動占優(yōu)勢的光稱為部分偏振光.（1）自然光振動在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)可取所有可能的方向，而且沒有一個方向占優(yōu)勢的光稱為自然光。自然光的表示法部分偏振光的表示法一、幾

2、種光（3）線偏振光或平面偏振光只在某一固定方向振動的光稱為線偏振光或平面偏振光。振動面光矢量傳播方向線偏振光的表示方法光波電矢量隨時間作有規(guī)則的改變，且電矢量末端在垂直于傳播方向的平面上的軌跡呈圓形或橢圓形的光為圓或橢圓偏振光.它們都可以看作是兩個振動面相互垂直的、有一定相位差的線偏振光的疊加。(4）圓偏振光和橢圓偏振光二、線偏振光的產(chǎn)生由折射定律和布儒斯特定律反射光就變?yōu)檎駝臃较虼怪庇谌肷涿娴耐耆窆?。而折射光仍為部分偏振光。稱為布儒斯特角布儒斯特定律可以證明：當(dāng)入射角等于ib時，反射光和折射光相互垂直。即：利用玻璃片堆可產(chǎn)生較強的反射偏振光。理論實驗表明：反

3、射所獲得的線偏光僅占入射自然光總能量的7.4%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。為了獲得強度較大的線偏振光，可采用玻璃片堆的辦法。一束自然光以起偏角56.30入射到20層平板玻璃上，在玻璃片下表面處的反射，其入射33.70也正是光從玻璃射向空氣的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振動的偏振光。如圖：起偏示意圖：自然光I0P···偏振化方向(透光方向)（2）偏振片產(chǎn)生線偏振光產(chǎn)生偏振光的光學(xué)器件稱為起偏器。常見的起偏器：偏振片偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允許透過某一電矢量振動方向的光（此方向稱為偏振化方向或透振方向），而吸收與其垂直振

4、動的光。檢偏:檢驗偏振光的偏振程度,偏振片也可作為檢偏器.檢偏器起偏器偏振片自然光P1的透振方向P2的透振方向三、平面偏振光通過檢偏器后光強的變化透過檢偏器（P2）的光強為I2=I1cos2θ——馬呂斯定律當(dāng)θ取0～2π，即當(dāng)檢偏器轉(zhuǎn)動一周時會出現(xiàn)兩次消光，兩次光強極大現(xiàn)象。波片：是從單軸雙折射晶體上平行于光軸方向切下的薄片四.圓偏振光和橢圓偏振光的產(chǎn)生若線偏振光垂直入射波片，o光和e光的傳播方向相同；且其振動面與波片的光軸夾角為α?xí)r，則在波片內(nèi)入射光就分解為振動方向互為垂直的兩束平面偏振光，稱為o光和e光.二、當(dāng)時，晶體稱為半波片。如果入射線偏振光的振動面與半波

5、片光軸的交角為α，則從波片透射出的光仍為平面偏振光，但其振動面相對于入射光的振動面轉(zhuǎn)過2α角。一、當(dāng)時，晶體稱為1/4波片。1、驗證馬呂斯定律使N1N2正交(θ＝900)，記錄功率計上的示值，將檢偏器N2每轉(zhuǎn)100記錄一次，直至轉(zhuǎn)動900為止。實驗內(nèi)容與步驟2.線偏振光通過λ/2波長時的現(xiàn)象：1.使起偏器和檢偏器處于正交（即處于消光現(xiàn)象時），插入λ/2波長，使消光（思考：起偏器透振方向與波片光軸方向的夾角是多少），再轉(zhuǎn)動檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度時激光功率計的計數(shù)，得出什么規(guī)律。2.使

6、起偏器和檢偏器處于正交（即處于消光現(xiàn)象時），插入λ/2波長，使消光，再將轉(zhuǎn)15度，破壞其消光。轉(zhuǎn)動檢偏器至消光位置，并記錄檢偏器所轉(zhuǎn)動的角度。依次使λ/2波長總轉(zhuǎn)角為45，60，75，90度，轉(zhuǎn)動檢偏器至消光位置，并記錄檢偏器所轉(zhuǎn)動的角度。從上面實驗數(shù)據(jù)得出什么規(guī)律。3.用λ/4波長片產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光按圖使與起偏器和檢偏器正交，用λ/4波長片代替λ/2波長片，轉(zhuǎn)動λ/4波片使消光（思考：起偏器透振方向與波片光軸的夾角是多少？）。再將λ/4波片轉(zhuǎn)動15度，再轉(zhuǎn)動檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、

7、330度時激光功率計的計數(shù)，你認為這時從λ/4波片出來光的偏振狀態(tài)是怎樣？依將λ/4波片轉(zhuǎn)動總角度為30度，45度，60度，75度，90度，每次將轉(zhuǎn)動檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度時激光功率計的計數(shù)，你認為這時從λ/4波片出來光的偏振狀態(tài)各是怎樣？注意事項激光器需預(yù)熱半小時；調(diào)節(jié)各光學(xué)元件的等高共軸；實驗前，調(diào)節(jié)激光光線成水平；注意偏振片、波片豎直放置,激光正入射且通過元件中心；若激光光強太弱，應(yīng)注意光線干擾引起的測量誤差；6.不可用眼睛直視激光.實驗數(shù)據(jù)1.現(xiàn)象記錄：自擬記錄表格。2.內(nèi)

8、容1數(shù)據(jù)要