偏振光的检测

1、偏振光的研究物理实验教学中心 黄双安居家物理实验教学方案USTC内容大纲实验目的 1实验仪器2实验原理3注意事项5待研究问题4实验目的USTC利用居家条件搭建光路，根据布儒斯特定律，测量介质的折射率观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解，验证马吕斯定律掌握产生线偏振光的原理，学习检验线偏振光的方法观察和测量偏振光通过某些材料后的旋光现象实验仪器USTC实验器材 （手机拍图片为证）一副墨镜上的镜片；玻璃剪刀、白纸、硬纸板、笔、胶水、粘胶带、直尺、量角器；等等任意固定架（如：塑料、泡沫）；等等平面平台激光笔，小手电筒手机（安装测量光强的App，如：Phyphox，Light Meter） 光是一种电

2、磁波，电磁波是横波，电矢量的振动方向和光波的前进方向构成的平面为振动面，因此可以把光分成五种偏振态：自然光（非偏振光），部分偏振光，线偏振光或平面偏振光（光的振动面只限于某一固定方向），圆偏振光和椭圆偏振光。 利用偏振现象可测量材料的折射率和厚度，利用偏振光的干涉现象可以检测材料的应力。光寻址、电寻址等，都使用了偏振光的原理。实验原理USTC光的五种偏振态自然光（非偏振光） 光振动矢量方向随机，各方向振幅大小一样部分偏振光 光振动矢量方向随机，但各方向振幅大小不一样完全偏振光线偏振光 光振动矢量只在一个固定方向 圆偏振光 光振动矢量末端随时间变化为圆周椭圆偏振光 光振动矢量末端随时间变化为椭圆

3、USTC实验原理偏振光的产生 将自然光变成偏振光的方式很多，主要介绍三种方法。利用光在界面反射和透射产生偏振光利用光学棱镜（如：尼科耳棱镜、格兰棱镜等）产生偏振光。它是利用晶体双折射的原理制成的。利用偏振片产生偏振光。偏振片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，即具有二向色性。因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为线偏振光。USTC实验原理1. 光在界面的反射和透射当入射光以布儒斯特角入射时，反射光为线偏振光。布儒斯特定律：自主设计实验方案：利用布儒斯特定律测量介质折射率。界面：任意材料的 光滑反光面光源：小手电筒 或 激光笔偏振光的产生USTC实验

4、原理偏振光的产生2.利用偏振片偏振片：墨镜的镜片 偏振片偏振片USTC实验原理偏振光的检测 光的偏振可以借助于P1、P2两块同样的偏振片来检验。通过偏振片P1直接观察自然光（如灯光或阳光），透过偏振片的光虽然变成了偏振光，但由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，故无法察觉。如果我们把偏振片P1的方位固定，而把偏振片P2缓慢地转动，可发现透射光的强度随着P2转动而出现周期性的变化，而且每转过90就会重复出现，发光强度从最大逐渐减弱到最暗；继续转动P2则光强又从接近于零逐渐增强到最大。由此可知，通过P1的透射光与原来的入射光性质是有所不同的，这说明经P1的透射光的振动对传播方向不具有对称性。起偏器US

5、TC实验原理检偏器夹角为 光源：小手电筒 或激光笔二个偏振片其中1片，作起偏器 另1片，作检偏器光强的检测（手机App）Phyphox 或Light MeterUSTC实验原理透明胶带的光学性质研究 当把透明胶带放在两个偏振片之间，并改变其层数时，可以明显观测到偏振方向改变、以及颜色的变化。入射光透射光不同厚度的透明胶带 1811年法国物理学家阿喇果（Arago）首先发现，当线偏振光沿光轴方向在石英中传播时，偏振光的振动面会发生旋转，这种现象为旋光性。 具有旋光性的物质称为旋光介质。光通过旋光介质时，振动面旋转的角度与介质的分子有关，还与介质的几何性质有关。表示透射光的振动方向，相对于 入射光

6、的振动方向的夹角待研究问题利用居家条件搭建光路，根据布儒斯特定律，测量玻璃的折射率测量布儒斯特角大小（多次测量）计算折射率估算布瑞斯特角测量结果的误差和不确定度，以及对折射率的影响验证马吕斯定律使用Phyphox或Light Meter和二个偏振片（墨镜的镜片）观察和测量二偏振片在不同夹角情况下（例如：0，30，45，60，90）的透射光强，并验证马吕斯定律（粗略地验证）观察并记录透明胶带的旋光现象，试用旋光原理解释所观察的现象。USTC注意事项USTC使用激光笔做光源时，实验中眼睛不能直视激光，否则会损伤视网膜（切记！）。需借助其它器材或仪器来观测光强以及变化（如：白板，手机App等）。使用刀具、