偏振光分析精品课件

1、偏振光分析第1页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一【实验目的 Experimental Purpose】观察光的偏振现象，巩固理论知识。了解产生和检验偏振光的元件和仪器。掌握产生和检验偏振光的原理和方法。第2页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一【实验原理 Experimental Principle】一、偏振光的基本概念 光是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直并且都垂直于光的传播方向，所以光波是横波。 用电矢量E的方向代表光的振动方向。以光的偏振态分类：自然光、线偏振光（平面偏振光）、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光第3页，共14页，2022年，5月

2、20日，1点51分，星期一二、偏振光的起偏与检偏起偏 把非偏振光变成偏振光成为起偏，起偏的装置称为起偏器。 常用的起偏装置：反射式起偏器和透射式起偏器由布儒斯特定律 角 就是布儒斯特角 第4页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一透射起偏振器又称为玻璃片堆 2. 利用晶体的双折射现象起偏 尼科尔棱镜、沃拉斯顿棱镜和格兰棱镜3. 利用偏振片的二向性起偏 偏振片是一种常用的“起偏”元件，只允许振动取向平行于分子排列方向（此方向称为偏振片的偏振轴）的光通过，利用它可获得线偏振光。第5页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一检偏 鉴别偏振光状态的过程称为检偏，它所用的装

3、置称为检偏器。实际上起偏器和检偏器是通用的（都是用的偏振片）。 线偏振光通过检偏器后透射光强的变化（马吕斯定律 ）为入射光偏振方向与检偏器偏振轴之间的夹角. 第6页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一三、偏振光通过波晶片的情形波晶片位相延迟片 平行光垂直入射晶片，若光轴平行于晶片的表面，光在晶体内部便会分解成o光和e光，如果晶片厚度为d，从晶片出射时就会产生相位差 全波片半波片波片第7页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一光束通过波片后偏振态的改变（1）偏振态不变的情形 （i）自然光通过波晶片，仍为自然光。 （ii）若入射光为线偏振光，其电矢量E平行e轴（或

4、o轴）出射光仍为原来的线偏振光。 （2）/2片与偏振光 （i）若入射光为线偏振光，出射光也是线偏振光，但振动方向与入射光的不同。如入射光与晶片光轴成 角，则出射光与光轴成- 角。即线偏振光经/2片电矢量振动方向转过了2 角。 （ii）若入射光为椭圆偏振光，半波片既改变椭圆偏振光长（短）轴的取向，也改变椭圆偏振光（圆偏振光）的旋转方向。 第8页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一（3）/4片与偏振光（i）入射光为线偏振光，出射光为椭圆偏振光或圆偏振光 。 （ii）入射光为圆偏振光，出射光为线偏振光 。 （iii）入射光为椭圆偏振光 ，出射光一般为椭圆偏振光。第9页，共14页，2

5、022年，5月20日，1点51分，星期一【实验仪器 Experimental Device】 HeNe激光器（632.8nm）、偏振片 、1/4、1/2波片各一片、可变口径维架 、X轴旋转二维架 、白屏 、底座 第10页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一【实验步骤 Experimental Step】定偏振片光轴 ：把所有器件按图十九的顺序摆放在平台上，调至共轴。旋转第二个偏振片，使起偏器的偏振轴与检偏器的偏振轴相互垂直，这时可看到消光现象。 第11页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一2. 考察平面偏振光通过/2波长时的现象： 1）在两块偏振片之间插入/

6、2波片，把X轴旋转二维架转动360度，能看到几次消光？解释这现象。 2）将/2波片转任意角度，这时消光现象被破坏。把检偏器转动360度，观察到什么现象？由此说明通过/2波片后，光变为怎样的偏振状态？ 3）仍使起偏器和检偏器处于正交（即处于消光现象时），插入/2波片，使消光，再将转15度，破坏其消光。转动检偏器至消光位置，并记录检偏器所转动的角度。 4）继续将/2波片转15度（即总转动角为30度），记录检偏器达到消光所转总角度。依次使/2波片总转角为45度，60度，75度，90度，记录检偏器消光时所转总角度。 从实验结果得出什么规律？第12页，共14页，2022年，5月20日，1点51分，星期一2. /4波长片产生圆偏振光和椭圆偏振光 ： 1）按图十九使与起偏器和检偏器正交，用/4波长片代替/2波长片，转动/4波片使消光。 2）再将/4波片转动15度，然后将检偏器转动360度，观察到什么现象？你认为这时从/4波片出来光的偏振状态是怎样？ 3）依次将转动总角度为30度，45度，60度，75度，90度，每