偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)一．試驗(yàn)?zāi)康?,觀看線偏振光2.驗(yàn)證馬呂斯定律，測量布儒斯特角；二．試驗(yàn)原理光的偏振性可看作橢圓偏振光的特例。自然光聯(lián)系，這種光稱為自然光或非偏振光〔見以下圖〕。xyxy重量分別疊加起來，得到的總光矢量的重量E和E之間沒有固定的相關(guān)系，因x yEE的振幅是相等的，即A=Ax y x y〔a〕所示。分解的兩束線偏振光具有相等的強(qiáng)I=Ix yI=I+Ix y1/2，即通常用圖〔b〕的圖示法表示自然光。圖中用短線和點(diǎn)分別表示在紙面內(nèi)和線偏振光振光。光矢量的方向和光的傳播方向所構(gòu)成的平面稱為振動(dòng)面，如圖線偏振光的振動(dòng)面是固定不動(dòng)的，圖〔b〕所示是線偏振光的表示方法，圖中短豎線表示光振動(dòng)在紙面內(nèi)，點(diǎn)表示光振動(dòng)垂直于紙面。局部偏振光的平面內(nèi)，各方向的光振動(dòng)都有，但它們的振幅不相等，如圖〔a〕所示。這種局部偏振光用數(shù)目不等的點(diǎn)和短線表示。在圖〔b〕中，上圖表示在紙面內(nèi)的光量之間也沒有固定的相的關(guān)系。圓偏振光和橢圓偏振光〔〔a〕。假設(shè)光矢量端點(diǎn)軌跡是一個(gè)橢圓，這種光叫橢圓偏振光〔見圖〔b〕〕。布儒斯特角當(dāng)光從折射率為n1

〔例如空氣入射到折射率為n2

〔例如玻璃〕交界面，而入射角又滿足

n arctan 2B n1iB

稱布儒斯特角，上式即布儒斯特定律。明顯，θB

角的大小因相關(guān)物質(zhì)折射率大小而異。假設(shè)n1

表示的是〔1〕上式可寫成 arctannB 2θBnθBn1n2馬呂斯定律 圖3-1假設(shè)光源中的任一波列〔用振動(dòng)平面E表示〕投射在起偏器P〔如以下圖只有相當(dāng)于它的成份之一的E〔平行于光軸方向的矢量〕能夠通過，另一成份yAxE，則透過AEcosθ〔θPA。由于0 0光強(qiáng)與振幅的平方成正比，可知透射光強(qiáng)I隨θ而變化的關(guān)系為II cos20這就是馬呂斯定律。yθyθExyEPEX

圖3-2假設(shè)使線偏振光垂直入射一透光面平行于光軸，厚度為d的晶片，此光因晶片oe線偏振光

o θe有肯定相位差的o光和e光射光振幅為A，振動(dòng)方向與光軸夾角為θ，入射晶面后o光和e光振幅分別為2(n o0

n)deλ0

是光在真空中的波長，no

n分別是oee這種能使相互垂直振動(dòng)的平面偏振光產(chǎn)生肯定相位差的晶片就叫做波片。xyexAe

sint該兩式的合振動(dòng)方程式可寫成

yAo

sin(t) x cos sin2A2 A2 AAe o e o一般說來，這是一個(gè)橢圓方程，代表橢圓偏振光。但是當(dāng)2k (2k1)

時(shí)，合振動(dòng)變成振動(dòng)方向不同的線偏振光。后一種狀況，晶片厚度(2k1)dn n 2o e可使o光和e光產(chǎn)生〔2k+1〕λ/2的光程差，這樣的晶片稱做半波片,而當(dāng)(2k1)2

(2k1)

x2 y2 1A2 A2e o這時(shí)晶片厚度d

n no

，稱做1/44橢圓偏振光。但是當(dāng)入射光振動(dòng)面與波片光軸夾角θ＝45°時(shí)，A＝Ae o方程可寫成 x2y2A25.偏振光的獲得的塞璐璐基片上蒸鍍一層硫酸碘奎寧的晶粒，基片的應(yīng)力可以使晶粒的光軸定向排列起來，這樣可得到面積很大的偏振片。為了得到橢圓偏振光，使自然光通過一個(gè)起偏器和一個(gè)波片即可。由起偏器出射偏振光正入射到波片中去時(shí)，只要其振動(dòng)方向不與波片的光軸平行或垂直，就會(huì)分解成0光和eδ差等于±π/2，且振幅一樣時(shí)，才有可能得到圓偏振光。過1/4波片，且波片的光軸與入射光的振動(dòng)面成對(duì)45°角時(shí)，我們才能得到一束圓偏振光。三．試驗(yàn)裝置；白光源，凸透鏡f=150m，二維調(diào)整架SZ-0〕,X軸旋轉(zhuǎn)二維架SZ-0，二維平移底座SZ-0，另需鈉燈、氦氖激光器、1/4玻片及轉(zhuǎn)動(dòng)架和擴(kuò)束器。四．試驗(yàn)步驟測布儒斯特角，定偏振片光軸：按上圖所示，使白光源燈絲位于透鏡的焦平面上〔此時(shí)二底座相距162m，近似平行光束通過狹縫，向光學(xué)臺(tái)分度盤中心的黑玻璃入射，并在臺(tái)面上顯出指向圓心的光跡此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤對(duì)任意入射角，利用偏振片和X軸旋轉(zhuǎn)二維架組成的偏振器檢驗(yàn)反射光，轉(zhuǎn)動(dòng)360 ，觀看局部偏振片的強(qiáng)度變化。而當(dāng)光束以布儒斯特角iB入射時(shí)，反射的線偏振光可被減偏器消退〔對(duì)n=1.51,iB=57。該入射角需要反復(fù)認(rèn)真校準(zhǔn)。因偏振光的振動(dòng)面垂直于入射面，按減偏器消光方向可以定出偏振片的易透光軸。線偏振光分析：使納光通過偏振片起偏振，用裝在X軸旋轉(zhuǎn)二維架上(對(duì)準(zhǔn)指標(biāo)線)的偏振片在轉(zhuǎn)動(dòng)中撿偏振，分析透過光強(qiáng)變化與角度的關(guān)系。橢圓偏振光的分析：使激光束通過擴(kuò)束器、狹縫和黑鏡產(chǎn)生線偏振光，再通過1/4玻片X暗位置〔留意與上一項(xiàng)試驗(yàn)現(xiàn)象有何不同，暗位置在，檢偏器的透振方向即橢圓的短軸方向。圓偏振光分析：在透振軸正交的二偏振片之間參加1/4玻片，旋轉(zhuǎn)至透射光強(qiáng)恢復(fù)為零處，從該位置再轉(zhuǎn)動(dòng)45，即可產(chǎn)生圓偏振光。此時(shí)假設(shè)用檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)檢查，透射光強(qiáng)是不變的。3〕4〕應(yīng)使用白屏觀看。五．?dāng)?shù)據(jù)處理1、布儒斯特