基礎部實驗課PPT——偏振光實驗

1、1 實驗學時：4學時 實驗目的1. 了解光的偏振現(xiàn)象，認識基本規(guī)律；2. 設計實驗驗證馬呂斯定律；3. 學習怎樣合理的設計實驗細節(jié)與數(shù) 據(jù)表格。2自然光 線偏振光(平面偏振光)部分偏振光3xyz右旋圓偏振光在三維空間中右旋圓偏振光在三維空間中電矢量左旋電矢量左旋yx0 xy41）自然光：天然光源、一般人造光源2）部分偏振光：折射3）線偏振光： 利用偏振片 利用反射和折射 利用晶體雙折射4）圓偏振光與橢圓偏振光： 線偏振光+1/4玻片六角形長對角線方向為光軸E自然光入射線偏振光出射1mm厚的厚的電氣石晶體可把垂直于光軸振動的光矢量全部吸收！電氣石晶體可把垂直于光軸振動的光矢量全部吸收！天然偏振片

2、：天然偏振片：人造偏振片：人造偏振片： 透透明聚乙烯醇片，強烈吸收某一方向明聚乙烯醇片，強烈吸收某一方向上的光振動，透射光成為線偏振光。上的光振動，透射光成為線偏振光。優(yōu)點：造價低廉；面積大，通光孔徑大；優(yōu)點：造價低廉；面積大，通光孔徑大；輕便。輕便。56透振方向無無光光！腰上橫別扁擔進不了城門！ 起偏起偏 檢偏檢偏7起偏器1P檢偏器2P 馬馬呂斯定律呂斯定律 強度為 的線偏振光通過檢偏振器后, 出射光的強度為0I20cosII 0I02IE/cosEEsinEEP1P2I？20cos2I8n1n2.220 ii反射光為光矢量垂直于入射面的反射光為光矢量垂直于入射面的完全偏振光完全偏振光.i2

3、/2i0透射光為部分偏振光透射光為部分偏振光120nntgi i0 稱為起偏振角布儒斯特角9 pi 自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆(由二十多個玻璃片組成)上,反射光是振動面垂直于入射面的線偏振光.透射光偏振度非常高,也可視為線偏振光,振動面平行于入射面.10 尋常光（尋常光（o光）光） 遵遵守守折射定律折射定律的光的光線，振動方向線，振動方向垂直于垂直于主截面主截面 非常光（非常光（e光）光） 不不遵守遵守折射定律的光折射定律的光線，振動方向線，振動方向平行于平行于主截面主截面（一般情況，非常光線不在入射面內）（一般情況，非常光線不在入射面內）實驗證明：實驗證明： O 光和光和 光均為線偏振

4、光光均為線偏振光.eBCoDeeo光軸光軸主截面主截面11111222ecoscososincosEExEtEEyEt光：光：22221212212122cossinxyxyEEE E142玻片，引入 相位差2222121xyEE討論：12生物的生理機能與偏振光生物的生理機能與偏振光 人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏人的眼睛對光的偏振狀態(tài)是不能分辨的，但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。比如蜜蜂有五只復眼，三只長在頭頂上、兩只長在頭正振卻很敏感。比如蜜蜂有五只復眼，三只長在頭頂上、兩只長在頭正面，每個復眼包含有面，每個復眼包含有63006300個六邊形小眼，這些小眼能個六邊

5、形小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏光根據(jù)太陽的偏光確定太陽的方位確定太陽的方位，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準，然后以太陽為定向標來判斷方向，所以蜜蜂可以準確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。確無誤地把它的同類引到它所找到的花叢。 再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一再如在沙漠中，如果不帶羅盤，人是會迷路的，但是沙漠中有一種螞蟻，它能種螞蟻，它能利用天空中的紫外偏光導航利用天空中的紫外偏光導航，因而不會迷路。，因而不會迷路。珠寶鑒定珠寶鑒定 區(qū)分尋常光與非常光區(qū)分尋常光與非常光13（B）偏光鏡消除了反射偏振光，使玻璃門內的人物清晰可見（A）玻璃門表面的反光很強鏡

6、頭偏光鏡消除反光、使色彩更亮麗143D電影 人的雙眼因為相距有一定距離人的雙眼因為相距有一定距離60-65毫米，所以在看特定事物的時候，用毫米，所以在看特定事物的時候，用左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。 3D拍攝通過兩臺攝像機模拍攝通過兩臺攝像機模擬人眼角度，拍左眼和右眼的畫面。擬人眼角度，拍左眼和右眼的畫面。 很重要的問題是確保兩個攝像機之間的光圈、焦距和亮度一致，否則拍很重要的問題是確保兩個攝像機之間的光圈、焦距和亮度一致，否則拍出來的兩個畫面人眼看起來會有很多不適的感覺。出來的兩個畫面人眼看起來會有很多不適的感覺。 153D電影 放映時

7、利用放映時利用兩臺放映機，每架放兩臺放映機，每架放映映機前各裝一塊方向機前各裝一塊方向垂直垂直的偏振片，把的偏振片，把兩個視點的圖像同步放映，使這略有差別的兩幅圖像顯示在銀幕上兩個視點的圖像同步放映，使這略有差別的兩幅圖像顯示在銀幕上。 這兩臺放映機的偏振光反射到觀眾處，這兩臺放映機的偏振光反射到觀眾處，偏振光方向不改變偏振光方向不改變，觀眾使用對觀眾使用對應上述的偏振光的偏振眼鏡觀看，即左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只應上述的偏振光的偏振眼鏡觀看，即左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只能看到右機映出的畫面，這些畫面經(jīng)過大腦綜合后，能看到右機映出的畫面，這些畫面經(jīng)過大腦綜合后，便會顯出便會顯出

8、“深度深度” 來。來。 左眼左眼“非左無視非左無視”右眼右眼“唯右是瞻唯右是瞻”16線偏振光的產生檢偏器自然光 I0 . .光強不變光強不變I = I0/2 /2若入射光是部分偏振光將會觀察到什么現(xiàn)象？若入射光是部分偏振光將會觀察到什么現(xiàn)象？17. .起偏器檢偏器自然光線偏振光光強變化！有消光！兩偏振片的偏振化方向相互垂兩偏振片的偏振化方向相互垂直時光強為零直時光強為零 消光！消光！ 波片18. .起偏器檢偏器自然光線偏振光光軸方向 =30偏振態(tài)？偏振態(tài)？旋轉檢偏器旋轉檢偏器看到什么現(xiàn)看到什么現(xiàn)象？象？思考：思考：當當 、 、 、 時時，經(jīng)經(jīng)過過1/4波片后的光的偏振態(tài)分別如何波片后的光的偏振

9、態(tài)分別如何？旋？旋轉檢偏轉檢偏器器 你你將看到什么現(xiàn)象？將看到什么現(xiàn)象？=45=60=75=90180兩明兩暗！兩明兩暗！線偏振光！線偏振光！偏振態(tài)？偏振態(tài)？橢圓偏振光！橢圓偏振光！19演示實驗+學生實驗2021 馬呂斯定律馬呂斯定律 強強度為度為 的線偏的線偏振光通振光通過檢偏振器后過檢偏振器后,出出射光的強度為射光的強度為220I20cosII P1E/cosEEsinEEP2回顧：回顧：思考：需要哪些配件？思考：需要哪些配件？1、起偏器、起偏器P12、檢偏器、檢偏器P23、光電接收器與指、光電接收器與指針式檢針式檢流計流計 起偏起偏 檢偏檢偏0I23設計思路： 起偏起偏 檢偏檢偏- -

10、- A起偏器1P=？0I=？1I- - - A 起偏起偏 檢偏檢偏0I起偏器1P1I檢偏器2P15= 起偏起偏 檢偏檢偏0I24設計思路：起偏器1P=？2I1I檢偏器2P0=？2I090=25細節(jié)處理：1、為了使具有偏振態(tài)的光全部被光電接收器接收到，應、為了使具有偏振態(tài)的光全部被光電接收器接收到，應該怎樣調節(jié)？你的判斷標準是什么？該怎樣調節(jié)？你的判斷標準是什么？2、實驗過程中，起、檢偏器兩個透振方向之間的夾角、實驗過程中，起、檢偏器兩個透振方向之間的夾角 應該從哪一個角度開始做起？應該從哪一個角度開始做起？3、怎樣合理利用指針式檢流計上的倍率檔位？、怎樣合理利用指針式檢流計上的倍率檔位？4、數(shù)據(jù)表格怎樣設計更全面？、數(shù)據(jù)表格怎樣設計更全