华南理工大学偏振光光衍射

实验11偏振光特性研究1实验目的观察光的偏振现象，了解偏振光的产生方法和检验方法。了解波片的作用,用1/4波片产生椭圆和圆偏振光,并检验。2

偏振片的特性和作用M’MN’NөI0IөM’MN’NAA0马吕斯定律:

起偏器

检偏器3波片的特性和作用双折射晶体αα合成偏振光α≠π/4;椭圆偏振α=π/4;

圆偏振α入射线偏振光光轴ZAeAo1/4波片ZAα=0Oα=15Oα=30Oα=45Oα=60Oα=75Oα=90O4自然光、平面偏振光、圆偏振光

自然光

平面偏振光

圆偏振光OE0EbabXZYcYEaZOE0偏振方向传播方向Eb偏振片P1光波是横波¼波片5椭圆偏振光

椭圆偏振光可用两列沿同一方向传播的频率相等、振动方向相互垂直的线偏振光叠加得到。这两列线偏振光的相位差不等于0、π

；如果二线偏振光的振幅相等，它们的相位差应不等于0、±π/2、π

。

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹。检偏器旋转一周，观察屏上光两强两弱。6圆偏振光

圆偏振光可用两列沿同一方向传播、同频率、同振幅、振动方向相互垂直且相位差等于±π/2的线偏振光叠加得到。

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹。检偏器旋转一周，观察屏上光强无变化。7偏振光分析按照3-11-6图依次放置各器件，调节两偏振片振动面垂直，插入1/4波片，改变波片角度，转动检偏片，在观察屏上观察各种偏振光的像，进行分析。各实验仪器稍后请看录像。8?“光线”拐弯了！实验13光的衍射9

光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象，叫做光的衍射。缝

图2夫琅和费衍射光源及观察屏距障碍物均为无限远S缝P

图1菲涅耳衍射光源或观察屏距障碍物较近10夫琅和费单缝的衍射原理图单缝观察屏光强分布图单缝观察屏11夫琅和费单缝衍射的光强分布规律其中为观察屏上任意一点的光强;点的光强；为衍射花样中心点λ为入射光的波长。（1）当时，即衍射角或时有,为点的光强，是衍射花样的最大光强值，称为主极大光强，对应中央亮条纹。讨论:12（2）当,即则，对应点的光强为极小(即出现暗条纹)，称为极小值级次。若用表示光强极小值点到中心点的距离，因衍射角极小，则

从上式可以看出，、和的变化都将引起衍射条纹的变化。具体变化情况可参照以下两图：13各级极大光强的位置和相应的光强值如下表：

（3）在每两个相邻的最小光强值之间有一最大光强值，称为次极大光强，此时，对应点出现亮条纹。14

单缝宽度变化，衍射条纹宽度如何变化？15入射波长变化，衍射条纹如何变化?161、观察夫朗和费单缝衍射现象a、按上图组织光路，要尽可能大。打开激光器电源，调节各元件共轴，进一步调节各元件使观察屏上形成清晰的衍射花样；b、记录夫琅和费单缝衍射花样的特点；c、改变缝宽a，记录观察屏上衍射花样的变化规律；d、改变，记录观察屏上衍射花样的变化规律。17测量夫琅和费单缝衍射的相对光强分布a、如上图，移去观察屏，换上光电转换器（数字式灵敏检流计与之相连）；b、测出中央主极大光强和K=1、2…各级次极大光强，验证理论结果=0.047、

0.017……（i=1、2……）；请看仪器录像18a、按如图所示组织光路（加入扩束镜），调节各元件共轴，并且使观察屏上形成清晰的衍射花样；b、改变缝到屏的距离，观察并记录衍射花样的变化规律。2、观察菲涅尔单缝衍射现象19偏振光分析按照3-11-6图各实验仪器录像。201.底座旋钮旋转至off，仪器可以移动；移动时应保持仪器不离开实验台，缓慢推动底座平移；仪器就位后将旋钮旋转至on，将仪器固定在实验台。2.松开固定螺丝调节各器件高度一致时，不要把器件调得过高而拔出插杆。3.测量夫朗和费衍射光强时