偏振光实验报告仿真

《偏振光实验报告仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、实验报告------物理仿真实验课程：大学物理仿真实验实验名称：偏振光实验系别：电信学院实验报告日期：2009年11月28日专业班级：***********学号：********姓名：*******教师审批签字1.实验原理：偏振光原理：按电磁波理论,光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.实际中最常见的光的偏振态大体为五种，即自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏娠光和椭圆偏振光．1.自然光是各方向的振幅相同的光。对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势.若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向

2、上的振动能量和振幅都相等。2．线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个方向振动。起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件。常见的起偏或检偏的元件构成有两种：偏振片：它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.光学棱镜：如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的；3．部分偏振光：除了自然光和线偏振光外，还有一种偏振状态介于两者之间的光．如果用偏振片去检验这种光的时候，随着检偏器透光方向的转动，透射光的强度既不象自然光

3、那样不变，又不象线偏振光那样每转90o。交替出现强度极大和消光．其强度每转90o也交替出现极大和极小，但强度的极小不是0(即不消光)。从内部结构看，这种光的振动虽然也是各方向都有，但不同方向的振幅大小不同，具有这种特点的光，叫做部分偏损光我们假定波是沿z轴传播的，在图中它垂直纸面迎面而系．这时若电矢量按逆时针方向旋转，我们称为左旋圆偏振光。若顺时针旋转，称为右旋圆偏振光。5．椭圆偏振光电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆的光，叫椭圆偏振光。椭圆运动也可看成是两个相互垂直的线偏振光的合成，只是它们的振幅不等，或位相差不等于±π/2。椭圆长、短轴的大小和取向，与振幅Ax,

4、Ay和位相差都有关系。可以看出线偏振光和圆偏振光都是椭圆偏振光的特例，常用波晶片把椭圆偏振光转换为线偏振光。椭圆偏振光退化为圆偏振光的条件是：Ax＝Ay和＝±π/2。椭圆偏振光退化为线偏振光的条件是：Ax＝0，或Ay＝0，或＝0，±π。椭圆偏振光也有左、右旋之分，其定义与前面圆偏振光的定义相同。波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度vo,ve不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足(ne-no)d=±λ/4，即Δ=±π/2我们称之为λ/4片

5、，若满足(ne-no)d=±λ/2，即Δ=±π，我们称之为λ/2片，若满足(ne-no)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片。布儒斯特定律：自然光以任意入射角i入射于两种各向同性的透明介质的分界面商。一般情况下，反射光和入射光分别是部分偏振光，垂直于入射面振荡的电矢量在反射光中占主要地位。在入射面上振荡的电矢量在折射光中占主要地位。有一特殊入射角b,当i=b时，反射光线垂直于折射光线(i+b=π/2)，反射光变成完全偏振光。该现象最早在1815年为布儒斯特所发现，我们称之为布儒斯特定律，b叫做布儒斯特角，满足下列方程：其中n1，n2是相邻两种媒质的折射率。改变射向晶体的

6、入射光线的方向，可以找到一个确定的方向，沿着这一方向，o光和e光传播速度相等，折射率相同，不产生双折射现象，这个方向叫做光轴。只有一个光轴的晶体叫做单轴晶体(如方解石、石英等)，有两个光轴的晶体称为双轴晶体(如云母、硫磺等)。包含光轴和任一光线的平面，称做对应于该光线的主平面。O光的电矢量的振动方向垂直于主平面。e光电矢量的振动方向在它的主平面内。本实验用来获得偏振光的仪器叫做格兰棱镜。格兰棱镜是由两面三块方解石棱镜构成的，二棱镜间的空气隙，方解石的光轴平行于棱镜的棱。自然光垂直于界面射入棱镜后分为o光和e光，o光在空气隙上全反射，只有e光透过棱镜射出马吕斯定律：马吕斯

7、在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为I1=I0cos2α，其中的a是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角：2.实验仪器：半导体激光器，起偏器，检偏器，1/4波片，光电探测器，光电探测器台，光电流放大器，光屏，光具座。3.实验内容：根据马吕斯定律测定光电池的线性响应:P1：起偏器，方位不变P2：检偏器，改变其方位以得到不同强度的偏振光，用来测定硅光电池的线性响应B：分束板，使激光器的光束部分投射(I0)，部分反射(I1)D1：光源光强监视器，包括硅光电池及光电流检测装置，用以I0的变化。D2：当P2方位变