偏振与双折射实验

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1、偏振与双折射实验实验原理§1偏振光与自然光1.光的偏振现象：偏振是横波特有的现象，如机械横波：缝阑转900后波不能通过——偏振现象.如光波能发生这种现象，就是横波。实验1：演示观察太阳光，看到偏振片透明，将偏振片转过900后，问题：光波是不是横波？!偏振化方向情况不变。偏振片实验2：演示偏振片透明偏振片全黑（消光现象）B绕轴旋转，强度发生变化说明了光波是横波！问题：如何解释实验1、2？实验1：转过900后，偏振片仍然透明。2.自然光与偏振光偏振光线偏振光（完全偏振光）部分偏振光椭圆（圆）偏振光（1）线偏振光：光矢量在一个确定的平面内沿一个确定的振动方向振动。（2）部分

2、偏振光：各个振动方向都有，但有一个方向占优势。Þ光振动方向与画面平行光振动方向与画面垂直部分偏振光（3）椭圆（圆）偏振光：一个振动方向，但振动方向随时间变化（变化沿椭圆）Þ椭圆（圆）偏振光（4）自然光（非偏振光）传播方向实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光，振动方向各不相同，但机会均等。自然光可分解为两个垂直的、振幅相等的独立光振动。实验1：实验2:偏振片透明偏振片全黑B绕轴旋转，强度发生变化偏振片透明绕轴旋转900，情况不变。现在可以解释实验1、2了这是因为入射光是自然光。入射到B片的光是偏振光时，光的横波特性表现出来了。利用选择吸收获得线偏振光起偏器检偏器偏振片的

3、起偏与检偏作用偏振化方向3.如何由自然光获得线偏振光？§2马吕斯定律研究透射光的强度a=20cosII10若自然光在a的前方强度是I0，则过a后的强度是(I02)20由马吕斯定律知讨论§3光的双折射现象1.晶体对光的双折射现象0光：寻常光线，遵循折射定律e光：非常光线，不遵循折射定律方解石CaCO32.双折射现象产生的原因各向同性的介质各方向对光的折射率n相同，不产生双折射对O光：一个折射率对e光：无数个折射率但CaCO3等类各向异性晶体CaCO33.几个概念（1）晶体的光轴：是一个特殊的方向，沿着此方向传播的光不发生双折射。沿此方向o、e光速度相同。（2）晶体的主截面

4、：光轴与晶体表面法线组成的平面。（3）光线的主平面：光轴与晶体中光线组成的平面。注意：重点研究：入射光在主截面内的情况10o光e光的主平面不一定相同o光的振动方向o光的主平面e光的振动方向//e光的主平面入射光在主截面内，则o、e光在主截面内。o、e光主平面就与主截面为同一平面。o光振动方向e光振动方向20主平面，主截面不一定相同。（4）负晶体负晶体enn³0evv£0,n0常数在垂直于光轴的方向上：(min)(max)eenvÞ(min)en晶体的主折射率vcn=ne变化负晶体4.用惠更斯原理解释双折射现象重要！5.利用双折射获得线偏振光（1）尼科尔棱镜方解石加拿大

5、树胶551.=n（2）格兰——汤姆逊棱镜（略，得到o光）eoe（用方解石粘结而成，得到e光）为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆§4波晶片1.椭圆偏振光与圆偏振光的产生回顾互相垂直的机械振动的合成为直线为椭圆为正椭圆k为偶数，振动方向不变。k为奇数振动方向改变2。A1=A2为圆若相同，恒定，振动方向互相垂直，且p¹jDk合振动为任一椭圆正椭圆圆10自然光在双折射晶体中产生的o光、e光叠加，能否产生椭圆偏振光？20由线偏振光在双折射晶体中分成的o光、e光可能　产生椭圆偏振光。从双折射晶体中出射的o光e光有恒定位相差。对光振动：不能！出射光仍为自然光。讨论获得椭圆和

6、圆偏振光的光路图光轴*k时晶片出来的光是椭圆偏振光，*=k时，(k=1,2…)仍为线偏振光。k为偶数，振动方向不变。k为奇数振动方向改变2。AA0Aea光轴主平面=450时，Ae=A0，是圆偏振光。0光e光从b面出射时，光程差和位相差分别为：2.波晶片：（1）/2波片：晶片的厚度为d，使光程差为/2。符合入射光是线偏振光时，从/2波片中出来（2）/4波片：晶片的厚度为d，使光程差为/4。符合入射光是线偏振光时，从/4波片中出来是（1/2波片1/4波片）仍是线偏振光。椭圆偏振光。20自然光与部分偏振光两垂直成分无恒定相位差、　而椭圆和圆偏振

7、光两垂直成分有恒定相位差。40椭圆与圆偏振光（长轴或短轴平行于1/4波片的光　轴时）经1/4波片后，两垂直成分位相差为10/2波片、/4波片是对一定的而言的。30自然光、部分偏振光通过/2、/4波片仍然是　自然光或部分偏振光。讨论出来的是线偏振光3.偏振光的干涉研究在同一平面上振动的两偏振光的干涉偏振片P2附加位相差从C出射的o光、e光通过P2后才会产生通常意义下的干涉。从C出射的o光、e光能否产生干涉？P1、P2两偏振片的偏振化方向互相垂直放置：不能！O光、e光振动方向互相垂直，不是相干光。负晶体*晶面上O光