偏振现象的观察和分析

1、第1页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一实验目的1、观察光的偏振现象, 加深对理论知识的理解。2、了解产生和检验偏振光的原理和方法及使用的元件。实验仪器氦氖激光器 偏振片 1/4波片 硅光电池照度计 玻璃片 支架 第2页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一玻璃门表面的反光很强用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见第3页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一实验原理 光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E与磁矢量 H 相互垂直。E 和 H 均垂直于光的传播方向，故光波是横波。实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量 E

2、的方向定为光的振动方向。第4页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一（2）部分偏振光在某一方向振动占优势的光称为部分偏振光.（1） 自然光振动在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，而且没有一个方向占优势的光称为自然光。自然光的表示法部分偏振光的表示法一. 几种光面对光的传播方向看面对光的传播方向看第5页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一（3）线偏振光或平面偏振光只在某一固定方向振动的光称为线偏振光或平面偏振光。光波电矢量随时间作有规则的改变，且电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈圆形或椭圆形的光为圆或椭圆偏振光.它们都可以看作是两个振动面相互

3、垂直的、有一定相位差的线偏振光的叠加。 (4）圆偏振光和椭圆偏振光振动面光矢量传播方向线偏振光的表示方法面对光的传播方向看第6页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一二. 平面偏振光的产生（1）非金属表面的反射和折射 光线斜射向非金属的光滑表面如水、玻璃等时，反射光和折射光都会产生偏振现象，偏振的程度取决于光的入射角及反射物质的性质。当入射角 满足关系：时，反射光为平面偏振光。此时入射角 称为起偏角，n为反射物质的折射率。布如斯特定律第7页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一起偏示意图：自然光I0P偏振化方向 (透光方向)（2）偏振片产生平面偏振光产生偏振光的

4、光学器件称为起偏器。常见的起偏器：偏振片 偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光。第8页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一象折射现双折射现iCCO光e光（3）由晶体双折射产生偏振o光为寻常光，遵守折射定律 ；e光为非寻常光，不遵守折射定律光进入各向异性介质（晶体）时，介质中出现两束折射光线的现象叫做双折射。 第9页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一 检偏:检验偏振光的偏振程度,偏振片也可作为检偏器.检偏器起偏器偏振片自然光第10页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，

5、星期一当偏振片旋转时.I不变？是什么光I变，有消光？是什么光I变，无消光？是什么光检偏用偏振器件分析、检验光的偏振态.偏振化方向 (透光方向)I?P待检光第11页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一光的偏振偏振光在通过检偏器后其光强如何变化？三、平面偏振光通过检偏器后光强的变化第12页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一P1的透振方向P2的透振方向三. 平面偏振光通过检偏器后光强的变化将A1 分解为A1cos和A1sin，其中只有平行于检偏振A2分量可以通过检偏器。透过检偏器的光强为I2=I1cos2马吕斯定律当为0 或 时，透射光最大；而当为/2或3/2

6、时，透射光强为零，即当检偏器转动一周时会出现两次消光现象。第13页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一波片：是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向切下的薄片若平面偏振光垂直入射波片，且其振动面与波片的光轴夹角为 时，则在波片内入射光就分解为振动方向互为垂直的两束平面偏振光，称为o 光和e 光.四. 圆偏振光和椭圆偏振光的产生第14页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一当 时，晶体称为半波片。如果入射平面偏振光的振动面与半波片光轴的交角为，则从波片透射出的光仍为平面偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过2角。当 时，晶体称为1/4波片。一般从1/4波片透射出的

7、光为椭圆偏振光，但是，当其振动面与波片的光轴夹角为 =0 或=/2时，透射光为平面偏振光；当其振动面与波片的光轴夹角为 =/4，透射光为圆偏振光。第15页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一实验内容与步骤1、确定偏振片的主截面。 G的反射光为垂直入射面的振动较强的部分偏振光。 以反射光的传播方向为轴旋转偏振片N，当透过光强极大时偏振片的主截面和反射光的振动较强的偏振面一致。自然光在两各向同性媒介分界面上反射时，反射光为部分偏振光，且反射光垂直入射面的振动较强。反射光偏振片的主截面：偏振化方向和光的传播方向所对应的平面叫做与这条光线相对应的主截面 第16页，共20页，2022年

8、，5月20日，1点51分，星期一2、验证马吕斯定律使N1N2正交，记录照度计上的示值，将检偏器N2每转一角度（100）记录一次，直至转动900为止，重复3次。数据表格如下：作光强 I 随cos2 的变化图，验证马吕斯定律。注意： 为起偏器N1 的偏振化方向和检偏器N2的偏振化方向的夹角。 N1N2正交时900（0）90.0 I（lx）第17页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一3、圆偏振光和椭圆偏振光的产生和检验（1）使用图4装置，调N1、N2正交使通过的光消失，在N1、N2间和N1平行放置1/4波片；（2）以光线方向为轴转动波片消光；（3）转动N2 3600，观察并记录现象；（4）再将1/4波片从消光位置转过15度、 30度、45度、60度、75度、90度，以光线方向为轴每次将N2转3600,记录观测到的现象，记录光强最大值和最小值。 第18页，共20页，2022年，5月20日，1点51分，星期一 用1/4波片观察光强变化表1/4波片转角N2转一周,透射光强是否变化?如何变化？Imax(lx)Imin(lx)0153045607590第