大学物理实验《偏振光的观测与研究》培训讲学.doc

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1、精品好文档，推荐学习交流实验3.8偏振光的观测与研究偏振光的理论意义和价值是，证明了光是横波。同时，偏振光在很多技术领域得到了广泛的应用。如偏振现象应用在摄影技术中可大大减小反射光的影响，利用电光效应制作电光开关等。【实验目的】1．通过观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的认识。2．掌握偏振光的产生和检验方法。3．观察布儒斯特角及测定玻璃折射率。4．观测圆偏振光和椭圆偏振光。【实验仪器】光具座、激光器、光点检流计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、观测布儒斯特角装置、带小孔光屏、钠光灯。【实验原理】按仅

2、供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢14精品好文档，推荐学习交流照光的电磁理论，光波就是电磁波，电磁波是横波，所以光波也是横波。在大多数情况下，电磁辐射同物质相互作用时，起主要作用的是电场，因此常以电矢量作为光波的振动矢量。其振动方向相对于传播方向的一种空间取向称为偏振，光的这种偏振现象是横波的特征。图3-26自然光根据偏振的概念，如果电矢量的振动只限于某一确定方向的光，称为平面偏振光，亦称线偏振光；如果电矢量随时间作有规律的变化，其末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆（或圆），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光）

3、；若电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化，各方向的取向率相同，称为自然光，如图3-26所示；若电矢量在某一确定的方向上最强，且各向的电振动无固定相位关系，则称为偏振光。1．获得偏振光的方法（1）非金属镜面的反射，当自然光从空气照射在折射率为n的非金属镜面（如玻璃、水等）上，反射光与折射光都将成为部分偏振光。当入射角增大到某一特定值φ0时，镜面反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于射面，这时入射角φ称为布儒斯特角，也称起偏振角，由布儒斯特定律得：（3-51）其中，n为折射率。（2）多层玻璃片的折射，当自然光以布儒斯特角入射到

4、叠在一起的多层平行玻璃片上时，经过多次反射后透过的光就近似于线偏振光，其振动在入射面内。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢14精品好文档，推荐学习交流（3）晶体双折射产生的寻常光（o光）和非常光（e光），均为线偏振光。（4）用偏振片可以得到一定程度的线偏振光。2．偏振片、波片及其作用（1）偏振片偏振片是利用某些有机化合物晶体的二向色性，将其渗入透明塑料薄膜中，经定向拉制而成。它能吸收某一方向振动的光，而透过与此垂直方向振动的光，由于在应用时起的作用不同而叫法不同，用来产生偏振光的偏振片叫做起偏器，用来检验偏振光的偏

5、振片叫做检偏器。按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为：（3-52）式中为入射偏振光的偏振方向与检偏器偏振化方向之间的夹角，显然当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强度I发生周期性变化。当=0°时，透射光强最大；当=90°时，透射光强为极小值（消光状态）；当0°<<90°时，透射光强介于最大和最小之间。自然光通过起偏器后可变为线偏振光，线偏振光振动方向与起偏器的透光轴方向一仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢14精品好文档，推荐学习交流致。因此，如果检偏器的透光轴与起偏器的透光轴平行，则

6、在检偏器后面可看到一定光强，如果二者垂直时，则无光透过，如图3-27所示。其中（a）图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2平行的情况；（b）图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2垂直的情况。此时透射光强为零，此种现象称为消光。在实验中要经常利用“消光”现象来判断光的偏振状态。图3-27偏振光（2）波片波片也称相位延迟片，是由晶体制成的厚度均匀的薄片，其光轴与薄片表面平行，它能使晶片内的o光和e光通过晶片后产生附加相位差。根据薄片的厚度不同，可以分为1/2波长片，1/4波长片等，所用的1/2、1/4波长片皆是对钠光而言的。当

7、线偏振光垂直射到厚度为L，表面平行于自身光轴的单轴晶片时，则寻常光（o光）和非常光（e光）沿同一方面前进，但传播的速度不同。这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差φ为：仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢14精品好文档，推荐学习交流（3-53）其中，为入射偏振光在真空中的波长，no和ne分别为晶片对o光e光的折射率，L为晶片的厚度。我们知道，两个互相垂直的，同频率且有固定相位差的简谐振动，可用下列方程表示（通过晶片后o光和e光的振动）：从两式中消去t，经三角运算后得到全振动的方程式为：（3-54）由此式可知；①当=K（

8、K = 0，1.2.……）时，为线偏振光。②当（K = 0，1.2.……）时，为正椭圆偏振光。在Ao = Ae时，为圆偏振光。③当为其他值时，为椭圆偏振光。在某一波长的线偏振光垂直入射于晶片的情况下，能使o光和e光产生相位差=(2K + 1)（相当于光程差为/2的奇数倍）的晶片，称为对应于该单色光的二分