偏振光的研究试验报告

1、振的究班级：物理实验班21学号：2120909006姓名：黄忠政光的偏振现象是波动光学的一种重要现象， 它的发现证实了光是 横波，即光的振动垂直于它的传播方向。光的偏振性质在光学计量、 光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。1 .实验目的：1. 了解产生和检验偏振光的原理和方法；2. 了解各种偏振片和波片的作用。2 .实验装置；计算机，格兰陵镜，1/2、1/4波片，调节支架，光电接 系统，激光器。3 .实验原理：1 .偏振光的概念和基本规律(1)偏振光的种类光波是一种电磁波，根据电磁学理论，光波的矢量 E、磁矢量H 和光的传播方向三者相互垂直，所以光是横波。通常人们用电矢量E代表光的振动方向

2、，而电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光 波的振动面。普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的，它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同，称为自然光。电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光， 称为线偏振光或平面偏振 光。若电矢量在各个方向都振动，但在某个固定方向占绝对优势，这 种光称为部分偏振光，电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面 内做椭圆(或圆)运动的光，称为椭圆(或圆)偏振光。各种偏振光 的电矢量E如图1所示，注意光的传播方向垂直于纸面。(2)偏振光、波片和偏振光的产生通常的光源都是自然光，研究光的偏振性质，必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光，这一转变过程称

3、为起偏，获得线偏振光的 器件称为起偏器。线偏振光可用人造偏振片获得，如：某些有机化合物晶体具有二向色性，用这些材料制成的偏振片，能吸收某一方向振 动的光，与此方向垂直振动的光则能通过，从而产生线偏振光；还可 以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆； 利用晶体的双折射特性 起偏的尼科尔棱镜等。椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生，将双折射晶体割成光轴 与表面平行的晶片，就制成波片了。当波长为入线偏振光垂直入射到 厚度为d波片时，线偏振光在此波片中分成 。光和e光，二者的电矢量E分别垂直于和平行于光轴，它们的传播方向相同，但 在波片中的传播速度v0、ve却不同。如图2所示。因此折射率n0=c/v0、

4、 ne=c/ve是不同的，于是，通过波片后，o光和e光的相位差和光 程差5分别为 0 =2n ( no-n e) /入，S =(n 0-n e)d能产生光程差为入3/7下载文档可编辑/2的波片称为入/2波片（或半波片），能产生光程差为入/4的波片 称为入/4波片。从波片透射出来的。光和e光将会复合在一起，并呈现不同的偏 振状态。线偏振光通过全波片后，透射光仍是线偏振光；线偏振光以 a角通过入/2波片后，仍是线偏振光，但偏振面转过 2 a角（a为入 射光振动面与波片光轴的夹角）；线偏振光以a角通过入/4波片后， 透射光一般为椭圆偏振光；但当a =0或口/2时，透射光仍是线偏振 光；当a =n/4

5、时，透射光为圆偏振光。（3）偏振光的检验鉴别偏振光的偏振状态的过程称为检偏，检偏装置称为检偏S3线偏振尤通过检偏器的示意畏器。实际上检偏器和起偏器是通用的，例如，把偏振片用于起偏就是起偏器，用于检偏就是检偏器。线偏振光通过检偏器后，透射光的光强遵守马吕斯定律。设强度4/7下载文档可编辑为10的线偏振光垂直入射到一个理想的偏振片（检偏器）上，如图 3 所示，则透射光的光强为（不计光吸收）2 .I=I0COS 0式中0为线偏振光的振动方向与偏振片偏振化方向之间的夹角。显然转到检偏器时，透射光的强度I将发生周期性变化。当0=0。时, 透射光强最大；当0 =90。时，透射光强最小（消光状态），接近全暗

6、； 当0。<0 <90。时，透射光强度介于最大值与最小值之间。把偏振光和入/4波片结合起来，可以把自然光、线偏振光、部 分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光区分开来。四.实验内容:或驳装置如图3。计算机7曦拄造u图4 实验装置图1 .设计并写出：由自然光分别产生线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光的实验方案。实验方案：让自然光通过一偏振片就很容易得到线偏振光； 让通 过偏振片得到的线偏振光以a角通过入/4波片后，当a角为一般角 度时，便得到椭圆偏振光；当a =0或口/2时，得到的依然是线偏振 光；当a =n/4时，得到圆偏振光。于是，线偏振光、椭圆偏振光、 圆偏振光就都得到了。2 .写出：鉴别

7、线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光的实验方案和根据。实验方案：将得到的偏振光再次通过一偏振片，通过旋转该偏振片一周，观察计算机上显示的光强的变化曲线来判断是哪种类 型的偏振光。根据马吕斯定律，旋转偏振片一周后，线偏振光会产生消光的现 象，圆偏振光的光强会是一个稳定值，即各个方向的光强基本保持不 变，而椭圆偏振光则介于两者之间，即不会产生消光的现象，各个方 向的光强也不会相同。3 .布置及调整实验光路，分别产生和鉴别三种偏振光。五.实验结果：按照光路图搭建好实验光路后，通过旋转入/4波片到一定角度， 然后让第二个偏振片自动旋转一周记录下对应角度的光强， 可以在计 算机上绘制出不同的光强随偏振片角度变化的曲线。 经过一次又一次 的尝试，我们小组最终的结果还比较令人满意， 最难实现的圆偏振光 我们基本上得到了。六.心得体会：通过