已录丁洪亮,偏振光实验中的定量分析

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1、偏振光实验中的定量分析丰建梅丁宏亮芦立娟（浙江海洋学院，浙江舟山，316000）摘要：本文根据理论和实验两方面对有关偏振光的问题进行定量分析，利用计算机软件（Excel）对偏振光实验的测量数据进行分析处理，使学生能更深刻的理解和掌握偏振光实验。关键词：马吕斯定律布儒斯特角玻片偏振光定量分析QuantitativeanalysisofpolarizedlightexperimentsFENG-Jianmei,DING-Hongliang,LU-Lijuan（ZhejiangZhoushan，ZhejiangOceanUniver

2、sity，316000）Abstract:Basedonboththeoreticalandexperimentalissuesrelatedtoquantitativeanalysisofpolarizedlight,theuseofcomputersoftware(Excel)experimentalmeasurementofpolarizedlightanalysisofthedataprocessing,sothatstudentscanmoredeeplyunderstandandmasterthepolarizat

3、ionexperiment.Keywords:Maluslaw;Brewster;Slide;Polarizedlight;QuantitativeAnalysis;引言：光的偏振特性研究是从人们进一步认识和研究晶体光学和许多重要光学仪器的基础，而研究的主要内容就是观察在对马吕斯定律的验证和观察布鲁斯特角进行定量直观的研究。其次，传统的数据处理（手工作图），误差较大，难以达到精确研究的目的。随着电子技术的不断发展，Excel这一工具，编辑为一体的办公软件，独特的功能、简单的方法得到了大众的青睐，为提高效率和减少误差，本文利用E

4、xcel软件对偏振光实验测量中的数据进行处理。1.仪器用具KF-WZS型偏振光实验仪一套起偏器      1/2波片及转动装置      检偏器光电转换装置 1/4波片及转动装置 玻璃堆转台光源    功率计转臂导轨2.实验原理2．1马吕斯定律[2]一束光强度为的线偏振光，透过检偏器以后，透射光的光强度为　　,其中是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角，该式称为马吕斯定律。2.2布儒斯特定律[3]光从折射率为年n1的介质射向折射率为n2的介质时，当入射角满足：反射光就变为振动方向垂直于入射面得完全偏振光，而折射光仍为部

5、分偏振光。i称为布儒斯特角.由折射定律和布儒斯特定律可以证明：当入射角等于i时反射光和折射光相互垂直。即:图1马吕斯定律图2布儒斯特角注:玻璃的折射率n2=1.5布儒斯特角i=56.3度，从空气入射到介质，一般起偏角在53度到58度之间。2.3波片的特性[3]波片是一种对二垂直振动分量提供固定相位差的元件，是从单轴晶体中切割下来的平面平行板，其表面平行于光轴。式中d为波片厚度，l为光在真空中的波长。于是，入射的偏振光通过滤片后，由于其二垂直分量之间附加了一个相位差，将会改变偏振状态。2.3.1半波片半波处的附加相位延迟差为出射

6、光仍为线偏振光，振动面方位较入射光转过了2q角，当q＝45，振动90°。2.3.21/4波片1/4波片的附加相位差为线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为长、短半轴等于Ae,Ao的椭圆偏振光。当q＝45°时，Ae＝Ao＝A/2，出射出光为一圆偏振光。3.调试方法及步骤3．1 验证马吕斯定律调整两偏振片透光轴平行。方法是将起偏器不动，转动检偏器，直到照度计示值最大为止。此时记下检偏器度盘上的角度示值θ,θ即为两偏振片透光轴平行时，偏振片度盘上的角度示值。将起偏器每转动10°，记下照度计的示值。如表1所示，并以cos2θ为横坐标，

7、I为纵坐标作I~cos2θ关系曲线如下所示，由此验证马吕斯定律，如图3所示。3.2观测光以布儒斯特角入射的偏振现象去掉起偏器，把玻璃堆放置转台中心位置，用压片固定，调节转台使玻璃堆与入射光线垂直，完毕将玻璃堆转至布儒斯特角，转动转臂，观察功率计读数，在读数最大处固定转臂，旋转检偏器，旋转至一周，观察功率计功率变化，并分析原因。如表3所示，并以θ为横坐标，I为纵坐标作I~θ关系曲线，如图4所示。3.3观察波片现象3.3.1定偏振片光轴：把所有器件按原理图的顺序摆放在平台上，调至共轴。旋转第二个偏振片，使起偏器的偏振轴与检偏器的偏

8、振轴相互垂直，观察消光现象。3.3.2考察平面偏振光通过λ/2波片时的现象：在两块偏振片之间插入λ/2波片，把X轴旋转二维架转动360度，观察消光的次数并解释这现象。将λ/2波片转任意角度，这时消光现象被破坏。把检偏器转动360度，观察发生的现象.仍使起偏器和检偏器处于正交（