光的偏振实验 实验要求.doc

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1、光的偏振实验光波是电磁波。在电磁波中起光作用的主要是电场矢量，所以电场矢量又叫光矢量。由于电磁波是横波，所以光波中光矢量的振动方向总和光的传播方向相垂直。在垂直于光传播方向的平面内，光矢量可能有各种不同的振动状态，这种振动状态通常称为光的偏振态。光波传播的这种特性在工业、科技和各种高新技术领域具有广泛的应用，例如化学、制药等工业中利用物质的旋光性测浓度，液晶显示技术中双折射现象的应用等。【实验目的】1．通过光的偏振实验，了解光的偏振特性。2．找出穿过两个偏振器的透射光强度与两个偏振器轴的夹角φ之间的关系。3．对在物理量的测量中如何使用计算机控制实时测量系统有初步的掌握。【实验原理】在本

2、实验中利用一种叫偏振器的光学元件，其原理如图22-1所示。一个偏振器只允许在一特定平面内振动的光通过，这个平面就形成所谓的偏振轴。自然光在垂直于传播方面的所有平面内振动。若自然光入射到理想偏振器，则只有一半的光能通过它。而实际上，通过实际的偏振器的光不到一半。透过的光在一个平面上振动叫偏振光，再用这一偏振光入射到第二个偏振器上，其偏振轴若垂直于入射光的偏振方向，则没有光通过第二个偏振器。然而，若第二个偏振器的偏振轴不垂直于第一个偏振器，则在第二偏振器偏振方向上，偏振光的电场分量在这个方向上的分量将通过。图22-1　　偏振电场Ｅ０在偏振轴方向的分量Ｅ为：E=E0cosφ。由于光的强度的变

3、化是电场的平方关系，所以通过第二偏振器的光强为：（22-1）其中Ｉ０是通过第一偏振器的光强，φ是两偏振器偏振方向的夹角。考虑这一等式的两种极限情况：（1）若φ为零，第二个偏振器的偏振方向与第一个偏振器一致，cos2φ为１。这样通过第二片偏振片的光强与通过第一偏振器时的光强相等，这情况允许最大光强通过。143（2）若φ为９０°，第二个偏振器的偏振方向垂直于第一个偏振器，cos2φ为０。这样通过第二偏振器的光强为零，这种情况允许最小光强通过。上述这些结果，已假定偏振器对光没有吸收，而实际上，许多偏振器并不透明，导致有些波长的通过偏振器时被吸收而减弱。【实验仪器】ScienceWorksho

4、p—Interface750（传感器数据采集接口电路）、基本光源、光阑托架（OS－8534）、光传感器、旋转运动传感器(RMS)、带旋转运动传感器的偏振片分析仪、计算机。【实验内容】1．硬件设置⑴基本光源放在光学导轨的一端，将两个偏振器分别放在元件支架上，然后把支架放在一个水平面（例如光学导轨）上。将光源和光传感器分别放在偏振器的两边，使光传感器上的端口与光源位于同一高度并且对齐。安装好带旋转运动传感器的偏振片分析仪（图22-2中未画出）。调整光传感器和光源的位置，使光源和光传感器端口之间的一条假想线穿过两个偏振器的中心，如图22-2所示。⑵检查ScienceWorkshop—Inte

5、rface750接口是否连接到计算机上。⑶检查光传感器的DIN插头是否连接到接口上的模拟通道A。旋转运动传感器立体声插头连接到接口上的数字通道1和2(黄色镶边的插头插入数字通道1，另一个插头插入数字通道2)。图22-2【思考题】1．光强对角度的曲线的形状是怎样的？2．光强对角度余弦的曲线的形状是怎样的？3．光强对角度余弦的平方值曲线的形状是怎样的？4．从理论上，通过三个偏振器相互成17°角，则透射光强占入射光强的百分之几？假定是理想偏振器第二个偏振轴与第一个成17°角，同样第三个与第二个也成17°角。5．从你的实验数据，来回答问题４。143