偏振光的觀察與研究實驗報告[實驗報告]

1、偏振光的觀察與研究實驗報告一、實驗目的1. 觀察光的偏振現(xiàn)象，加深偏振的基本概念。2. 了解偏振光的產(chǎn)生和檢驗方法。3. 觀測橢圓偏振光和圓偏振光。二、實驗儀器 偏振光觀察與研究的實驗裝置包括一下幾個部分： 光源（可發(fā)出多種類型激光），偏振片，波晶片（ /2 和 /4 波長） ，光屏。1. 光源：雙擊實驗桌上光源小圖標彈出光源的調(diào)節(jié)窗體。單擊調(diào)節(jié)窗體的光源開關(guān)可以切換光源開關(guān)狀態(tài)；可以選擇光源發(fā)出光的類型，包括自然光、橢圓偏振光、圓偏振光、線偏振光、部分偏振光。光源默認發(fā)出是自然光。2. 偏振片：雙擊桌面上偏振片小圖標，彈出偏振片的調(diào)節(jié)窗體。初始化時偏振片的旋轉(zhuǎn)角度是隨機的，用戶使用時需要手動

2、去校準。最大旋轉(zhuǎn)范圍為 360，最小刻度為 1?？梢酝ㄟ^點擊調(diào)節(jié)窗體中旋鈕來逆時針或順時針旋轉(zhuǎn)偏振片。3. 波晶片：分為 /2 和 /4 波長波片，雙擊桌面上波晶片小圖標，彈出波晶片的調(diào)節(jié)窗體。初始化時波晶片的旋轉(zhuǎn)角度是隨機的，用戶使用時需要手動去校準。最大旋轉(zhuǎn)范圍為 360，最小刻度為 1。三、實驗原理1. 偏振光的概念和產(chǎn)生：光的偏振是指光的振動方向不變，或光矢量末端在垂直于傳播方向的平面上的軌跡呈橢圓或圓的現(xiàn)象。光有五種偏振態(tài)：自然光（非偏振光），線偏振光，部分偏振光，圓偏振光，橢圓偏振光。反射光中的垂直于入射面的光振動（稱s分量）多于平行于入射面的光振動（稱p分量）；而透射光則正好相反

3、。在改變?nèi)肷浣堑臅r候，出現(xiàn)了一個特殊的現(xiàn)象，即入射角為一特定值時，反射光成為完全線偏振光（s分量）。折射光為部分偏振光，而且此時的反射光線和折射光線垂直。2. 改變偏振態(tài)的方法和器件：光學棱鏡：如尼科耳棱鏡、格蘭棱鏡等，利用光學雙折射的原理制成的； 偏振片：它是利用聚乙烯醇塑膠膜制成，它具有梳狀長鏈形結(jié)構(gòu)分子，這些分子平行排列在同一方向上，此時膠膜只允許垂直于排列方向的光振動通過，因而產(chǎn)生線偏振光. 馬呂斯定律：馬呂斯在 1809 年發(fā)現(xiàn)，完全線偏振光通過檢偏器后的光強可 表示為I1=I0cos2 ，其中的是檢偏器的偏振方向和入射線偏振光的光矢量振動方向的夾角。波晶片：又稱位相延遲片，是從單軸

4、晶體中切割下來的平行平面板，由于波晶片內(nèi)的速度v0，ve不同，所以造成 o 光和 e 光通過波晶片的光程也不同。當兩光束通過波晶片后 o 光的位相相對于 e 光多延遲了 =2 (n0-ne)d/ ，若滿足 (ne-n0)d= /4，即 = /2 我們稱之為 /4 片，若滿足(ne-n0)d= /2，即 = ，我們稱之為 /2 片，若滿足(ne-n0)d= ，即 =2 我們稱之為全波片。3借助檢偏器和 1/4 波晶片檢驗光的 5 種偏振態(tài)： 只用檢偏器（轉(zhuǎn)動）： 對于線偏光可以出現(xiàn)極大和消光現(xiàn)象。對于橢圓偏光和部分偏光可以出現(xiàn)極大和極小現(xiàn)象。對于圓偏光和非偏光各方向光強不變。 用 1/4 波晶片和檢偏器（轉(zhuǎn)動）：對于非偏光（自然光）各方向光強不變。對于圓偏光出現(xiàn)消光現(xiàn)象（原因）。對于部分偏光仍出