物理光学偏振光课件

实验十三

偏振光的观测与研究大连海事大学物理系1809年马吕斯发现了光的偏振现象，对于光的偏振现象的深入研究，证明了光波是横波，使人们进一步认识了光的本性。偏振性是横波区别于纵波的重要特征。偏振：波的振动对于传播方向的不对称性。光是特定频率范围内的电磁波。起光作用的是电场强度矢量，称为光矢量。实验背景随着科学技术的发展，偏振光元件，偏振光仪器和偏振光技术在各个领域都得到了很多应用，尤其在实验应力分析、计量测试、晶体材料分析、簿膜和表面研究、激光技术等方面更为突出。实验背景使用偏振镜拍摄的水面未使用偏振镜拍摄的水面自然光与偏振光自然光；部分偏振光；线偏振光；椭圆偏振光；圆偏振光。偏振光线偏振光E播传方向振动面·面对光的传播方向看线偏振光的表示：·····光振动垂直板面光振动平行板面如果在光的传播过程中，光矢量的振动方向保持在某一确定方向的光称为线偏振光。自然光光是由大量的原子或分子辐射形成的。由于光源发光机制的无序性，光矢量的分布（方向和大小）对传播方向是对称的，称为自然光。

一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光表示：部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。光矢量在某一个方向上出现的概率大于其他方向，这样的光称为部分偏振光。若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态。圆偏振光,椭圆偏振光非金属镜面反射、折射（玻璃、水）。玻璃片堆的折射。晶体起偏（偏振片、1/2波片、1/4波片）。自然光变成偏振光的方法玻璃片堆偏振片偏振片由具有二向色性的有机化合物的晶体构成，它能吸收入射光矢量在某一方向的分量，而透过其垂直分量，从而使入射的自然光变为线偏振光。出射的线偏振光的振动方向就是偏振片的透振方向。偏振片偏振片根据其作用不同而叫法不同，用来产生偏振光的偏振片叫做起偏器，用来检验偏振光的偏振片叫做检偏器。利用偏振片来检验入射光是否为线偏振光，转动偏振片的振轴360°的过程中，如果出现两次消光，就说明入射光是线偏振光。马吕斯定律（光强I

随θ而改变）（θ为检偏器与起偏器的透振方向夹角。）I0I布儒斯特角定律当自然光在两种各向同性媒质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光一般不再是自然光，而是部分偏振光。理论和实验都证明，反射光和折射光的偏振化程度与入射角有关。当入射角等于某一特定角i0时，反射光是完全的线偏振光。这特定角i0称为布儒斯特角。介质材料的折射率：入射光反射光折射光自然光线偏振光波片波片——相位延迟片，是利用晶体的双折射原理来改变光的偏振状态。透过方解石（CaCO3）看到的双像是因为折射光分成两束。波片：光轴平行表面的晶体薄片。

当线偏振光垂直射入一块表面平行于光轴的晶片时，若其振动面与晶片的光轴成a角，该线偏振光将分为e光、o光两部分，它们的传播方向一致，但在晶体中传播速度不同，因而产生光程差:波片光程差与晶体的厚度有关：全波片½波片¼波片1/2波片线偏振光与波片光轴的夹角为α入射，通过1/2波片后，仍为线偏振光，其振动方向转过2α角度。——线偏振光圆偏振光——线偏振光线偏振光从线偏振光获得椭圆或圆偏振光（或相反）——线偏振光椭圆偏振光1/4波片1.起偏与检偏鉴别自然光和偏振光；2.观察布儒斯特角及测定玻璃折射率；3.观察椭圆偏振光和圆偏振光；(3)不作4.观察线偏振光通过1/2波片时的现象。实验内容观察前应调节整个光学系统，使之等高共轴，并尽量使入射光垂直入射到各个光学元件。由于偏振片和波片并非理想元件，观察到的现象与理论有一定的误差。偏振片和波片应将有刻度的一侧