1、偏振光分析,光學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、觀察光的偏振現(xiàn)象, 加深對(duì)理論知識(shí)的理解。 2、了解產(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振光的原理和方法及使用的元件。,實(shí)驗(yàn)儀器 氦氖激光器 偏振片(2片) 1/4波片 波片 激光功率指示儀 支架若干,實(shí)驗(yàn)原理,光的波動(dòng)的形式在空間傳播屬于電磁波，它的電矢量 E 與磁矢量 H 相互垂直。E 和 H 均垂直于光的傳播方向，故光波是橫波。實(shí)驗(yàn)證明光效應(yīng)主要由電場引起，所以電矢量 E 的方向定為光的振動(dòng)方向。,（2）部分偏振光,在某一方向振動(dòng)占優(yōu)勢的光稱為部分偏振光.,（1） 自然光,振動(dòng)在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)可取所有可能的方向，而且沒有一個(gè)方向占優(yōu)勢的光稱為自然光。,自然光的表示

2、法,部分偏振光的表示法,一、幾種光,（3）線偏振光或平面偏振光,只在某一固定方向振動(dòng)的光稱為線偏振光或平面偏振光。,線偏振光的表示方法,光波電矢量隨時(shí)間作有規(guī)則的改變，且電矢量末端在垂直于傳播方向的平面上的軌跡呈圓形或橢圓形的光為圓或橢圓偏振光.它們都可以看作是兩個(gè)振動(dòng)面相互垂直的、有一定相位差的線偏振光的疊加。,(4）圓偏振光和橢圓偏振光,二、線偏振光的產(chǎn)生,由折射定律,和布儒斯特定律,反射光就變?yōu)檎駝?dòng)方向垂直于入射面的完全偏振光。而折射光仍為部分偏振光。,稱為布儒斯特角,布儒斯特定律,可以證明：當(dāng)入射角等于ib時(shí)，反射光和折射光相互垂直。即：,利用玻璃片堆可產(chǎn)生較強(qiáng)的反射偏振光。,理論實(shí)驗(yàn)

3、表明：反射所獲得的線偏光僅占入射自然光總能量的7.4%，而約占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。,為了獲得強(qiáng)度較大的線偏振光，可采用玻璃片堆的辦法。一束自然光以起偏角56.30入射到20層平板玻璃上，,在玻璃片下表面處的反射，其入射33.70也正是光從玻璃射向空氣的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振動(dòng)的偏振光。如圖：,起偏示意圖：,自然光I0,偏振化方向 (透光方向),（2）偏振片產(chǎn)生線偏振光,產(chǎn)生偏振光的光學(xué)器件稱為起偏器。常見的起偏器：偏振片,偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允許透過某一電矢量振動(dòng)方向的光（此方向稱為偏振化方向或透振方向），而吸收與其垂直振動(dòng)的光。,檢

4、偏:檢驗(yàn)偏振光的偏振程度,偏振片也可作為檢偏器.,P1的透振方向,P2的透 振方向,三、平面偏振光通過檢偏器后光強(qiáng)的變化,透過檢偏器（P2）的光強(qiáng)為 I2=I1cos2馬呂斯定律,當(dāng)取02，即當(dāng)檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩次消光，兩次光強(qiáng)極大現(xiàn)象。,波片：是從單軸雙折射晶體上平行于光軸方向切下的薄片,四. 圓偏振光和橢圓偏振光的產(chǎn)生,若線偏振光垂直入射波片， o 光和e 光的傳播方向相同；且其振動(dòng)面與波片的光軸夾角為時(shí)，則在波片內(nèi)入射光就分解為振動(dòng)方向互為垂直的兩束平面偏振光，稱為o 光和e 光.,二、當(dāng) 時(shí)，晶體稱為半波片。如果入射線偏振光的振動(dòng)面與半波片光軸的交角為，則從波片透射出的光仍為平面

5、偏振光，但其振動(dòng)面相對(duì)于入射光的振動(dòng)面轉(zhuǎn)過2角。,一、當(dāng) 時(shí)，晶體稱為1/4波片。,1、驗(yàn)證馬呂斯定律,使N1N2正交(900)，記錄功率計(jì)上的示值，將檢偏器N2每轉(zhuǎn)100記錄一次，直至轉(zhuǎn)動(dòng)900為止。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟,2. 線偏振光通過/2波長時(shí)的現(xiàn)象：,1.使起偏器和檢偏器處于正交（即處于消光現(xiàn)象時(shí)），插入/2波長，使消光（思考：起偏器透振方向與波片光軸方向的夾角是多少），再轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度時(shí)激光功率計(jì)的計(jì)數(shù)，得出什么規(guī)律。 2.使起偏器和檢偏器處于正交（即處于消光現(xiàn)象時(shí)），插入/2波長，使消光，

6、再將轉(zhuǎn)15度，破壞其消光。轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器至消光位置，并記錄檢偏器所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。依次使/2波長總轉(zhuǎn)角為45，60，75，90度，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器至消光位置，并記錄檢偏器所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 從上面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出什么規(guī)律。,3. 用/4波長片產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光,按圖使與起偏器和檢偏器正交，用/4波長片代替/2波長片，轉(zhuǎn)動(dòng)/4波片使消光（思考：起偏器透振方向與波片光軸的夾角是多少？）。,再將/4波片轉(zhuǎn)動(dòng)15度，再轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度時(shí)激光功率計(jì)的計(jì)數(shù)，你認(rèn)為這時(shí)從/4波片出來光的偏振狀態(tài)是怎樣？ 依將/4波片轉(zhuǎn)動(dòng)總角度為30度，45度，60度，75度，90度，每次將轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器記錄檢偏器處于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度時(shí)激光功率計(jì)的計(jì)數(shù)，你認(rèn)為這時(shí)從/4波片出來光的偏振狀態(tài)各是怎樣？,注意事項(xiàng),激光器需預(yù)熱半小時(shí)； 調(diào)節(jié)各光學(xué)元件的等高共軸； 實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)激光光線成水平； 注意偏振片、波片豎直放置,激光正入射且通過元件中心； 若