实验十一_偏振现象的观察与分析.doc

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1、实验十一偏振现象的观察与分析光波是电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横波.由丁普通光源各原子分子发光的随机和无序性，光波电矢量的分布（方向和大小）对传播方向来说是对称的，反应不出横波特点，这种光称为自然光.如果限制了某振动方向的光而使光线的电矢量分布对其传播方向不再对称时，这种光称为偏振光.对于偏振现象的研究在光学发展史中有很重耍的地位，光的偏振使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）规律有了更透彻的认识，本实验将对光偏振的基本性质进行观察、分析和研究.•实验目的1.观察光的偏振现彖，掌握产生和检验偏振光的原理和方法，学会确定偏振片的透振方向，验证马吕斯定律；2.用反射

2、起偏法测量平面玻璃的布儒斯特角，求得玻璃的折射率；3.了解入/4波片、入/2波片的T作原理和作用（任选其中部分内容）；•实验仪器光具座，He—Ne激光器，光点检流计，光电转换装置，GPS-II型偏振光实验仪（包括偏振片X2,九/4波片X2,"2波片X2,背面涂黑的玻璃片及刻度支架，小孔光阑，白屏）.图1实验仪器（重拍）偏振片及刻度旋转装置：由直径为2cm的偏振片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一•定是偏振片的透振方向.波片及刻度旋转装置：由直径为2cm的波片固定在转盘上制成，转盘上指针的位实验十一偏振现象的观察与分析光波是电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横波.由丁普

3、通光源各原子分子发光的随机和无序性，光波电矢量的分布（方向和大小）对传播方向来说是对称的，反应不出横波特点，这种光称为自然光.如果限制了某振动方向的光而使光线的电矢量分布对其传播方向不再对称时，这种光称为偏振光.对于偏振现象的研究在光学发展史中有很重耍的地位，光的偏振使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）规律有了更透彻的认识，本实验将对光偏振的基本性质进行观察、分析和研究.•实验目的1.观察光的偏振现彖，掌握产生和检验偏振光的原理和方法，学会确定偏振片的透振方向，验证马吕斯定律；2.用反射起偏法测量平面玻璃的布儒斯特角，求得玻璃的折射率；3.了解入/4波片、入/2波片的T作原理

4、和作用（任选其中部分内容）；•实验仪器光具座，He—Ne激光器，光点检流计，光电转换装置，GPS-II型偏振光实验仪（包括偏振片X2,九/4波片X2,"2波片X2,背面涂黑的玻璃片及刻度支架，小孔光阑，白屏）.图1实验仪器（重拍）偏振片及刻度旋转装置：由直径为2cm的偏振片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一•定是偏振片的透振方向.波片及刻度旋转装置：由直径为2cm的波片固定在转盘上制成，转盘上指针的位置不一定是波片的快轴或慢轴的位置・•实验原理从口然光获得偏振光的办法有3种，即利用二向色性的材料制作的偏振片；利用晶体的双折射性质做成的偏振棱镜；利用光学各向同性的两介质分界而上的

5、反射和折射.本实验中所用的偏振片是利用二向色性的材料制作的.一、起偏、检偏与马吕斯定律将自然光变成偏振光的过程称为起偏，检查偏振光的装置称为检偏.按照马吕斯(12-1)定律，强度为厶的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为:I=z0cos2e式屮厶为入射线偏光的光强，。为入射光偏振方向与检偏器透振轴Z间的夹角.显然，当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度I将发生周期性变化•当&二0°时，透射光强度最大；当"90°时，透射光强度最小(消光状态)；当0°<^<90°时，透射光强度介于最大值和最小Z间.因此，根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态.实验屮让入射光共轴依次通

6、过两个偏振片，旋转检偏器，读出不同卩角下出射光的强度，验证马吕斯定律.二、布儒斯特定律和反射光的偏振当口然光在空气中以某角度入射至折射率为n的透明介质表面时，若反射线与折射线垂直，则其反射光为完全的线偏振光，振动方向垂直于入射而；而透射光为部分偏振光.此规律称为布儒斯特定律，入射角称为布儒斯特角，如图11-2所示.ib=arctgn(12~2)实验中可通过用振动方向垂直于入射面的线偏光入射，再用检偏器检查反射光是否消光来确定布儒斯特角，求出玻璃材料的折射率n.图11-2布儒斯特定律示意图三、入/4波片与入/2波片波片是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，其表面平行丁•光轴.当一束单色

7、平行口然光正入射到波片上时，光在晶体内部便分解为。光与e光.o光电矢量垂直于光轴；e光电矢量平彳亍丁•光轴.而。光和e光的传播方向不变，仍都与表面垂直.但o光在晶体内的速度为心，e光的为匕，即相应的折射率勺、代不同.设晶片的厚度为/，则两束光通过晶体后就有位相差△防乎伉-讣（12-3）式屮入为光波在真空屮的波长.cy=2k7i的晶片，称为全波片；cy=2k7r±7i的称为半波片（入/2波f）；a=2k7r±-为X/4片,上而的k都是任意整数.不论全波片，2半波片或X/