偏振光分析精品課件

1、偏振光分析第1頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一【實驗?zāi)康?Experimental Purpose】觀察光的偏振現(xiàn)象，鞏固理論知識。了解產(chǎn)生和檢驗偏振光的元件和儀器。掌握產(chǎn)生和檢驗偏振光的原理和方法。第2頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一【實驗原理 Experimental Principle】一、偏振光的基本概念 光是電磁波，它的電矢量E和磁矢量H相互垂直并且都垂直于光的傳播方向，所以光波是橫波。 用電矢量E的方向代表光的振動方向。以光的偏振態(tài)分類：自然光、線偏振光（平面偏振光）、部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光第3頁，共14頁，2022年，5月

2、20日，1點51分，星期一二、偏振光的起偏與檢偏起偏 把非偏振光變成偏振光成為起偏，起偏的裝置稱為起偏器。 常用的起偏裝置：反射式起偏器和透射式起偏器由布儒斯特定律 角 就是布儒斯特角 第4頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一透射起偏振器又稱為玻璃片堆 2. 利用晶體的雙折射現(xiàn)象起偏 尼科爾棱鏡、沃拉斯頓棱鏡和格蘭棱鏡3. 利用偏振片的二向性起偏 偏振片是一種常用的“起偏”元件，只允許振動取向平行于分子排列方向（此方向稱為偏振片的偏振軸）的光通過，利用它可獲得線偏振光。第5頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一檢偏 鑒別偏振光狀態(tài)的過程稱為檢偏，它所用的裝

3、置稱為檢偏器。實際上起偏器和檢偏器是通用的（都是用的偏振片）。 線偏振光通過檢偏器后透射光強的變化（馬呂斯定律 ）為入射光偏振方向與檢偏器偏振軸之間的夾角. 第6頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一三、偏振光通過波晶片的情形波晶片位相延遲片 平行光垂直入射晶片，若光軸平行于晶片的表面，光在晶體內(nèi)部便會分解成o光和e光，如果晶片厚度為d，從晶片出射時就會產(chǎn)生相位差 全波片半波片波片第7頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一光束通過波片后偏振態(tài)的改變（1）偏振態(tài)不變的情形 （i）自然光通過波晶片，仍為自然光。 （ii）若入射光為線偏振光，其電矢量E平行e軸（或

4、o軸）出射光仍為原來的線偏振光。 （2）/2片與偏振光 （i）若入射光為線偏振光，出射光也是線偏振光，但振動方向與入射光的不同。如入射光與晶片光軸成 角，則出射光與光軸成- 角。即線偏振光經(jīng)/2片電矢量振動方向轉(zhuǎn)過了2 角。 （ii）若入射光為橢圓偏振光，半波片既改變橢圓偏振光長（短）軸的取向，也改變橢圓偏振光（圓偏振光）的旋轉(zhuǎn)方向。 第8頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一（3）/4片與偏振光（i）入射光為線偏振光，出射光為橢圓偏振光或圓偏振光 。 （ii）入射光為圓偏振光，出射光為線偏振光 。 （iii）入射光為橢圓偏振光 ，出射光一般為橢圓偏振光。第9頁，共14頁，2

5、022年，5月20日，1點51分，星期一【實驗儀器 Experimental Device】 HeNe激光器（632.8nm）、偏振片 、1/4、1/2波片各一片、可變口徑維架 、X軸旋轉(zhuǎn)二維架 、白屏 、底座 第10頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一【實驗步驟 Experimental Step】定偏振片光軸 ：把所有器件按圖十九的順序擺放在平臺上，調(diào)至共軸。旋轉(zhuǎn)第二個偏振片，使起偏器的偏振軸與檢偏器的偏振軸相互垂直，這時可看到消光現(xiàn)象。 第11頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一2. 考察平面偏振光通過/2波長時的現(xiàn)象： 1）在兩塊偏振片之間插入/

6、2波片，把X軸旋轉(zhuǎn)二維架轉(zhuǎn)動360度，能看到幾次消光？解釋這現(xiàn)象。 2）將/2波片轉(zhuǎn)任意角度，這時消光現(xiàn)象被破壞。把檢偏器轉(zhuǎn)動360度，觀察到什么現(xiàn)象？由此說明通過/2波片后，光變?yōu)樵鯓拥钠駹顟B(tài)？ 3）仍使起偏器和檢偏器處于正交（即處于消光現(xiàn)象時），插入/2波片，使消光，再將轉(zhuǎn)15度，破壞其消光。轉(zhuǎn)動檢偏器至消光位置，并記錄檢偏器所轉(zhuǎn)動的角度。 4）繼續(xù)將/2波片轉(zhuǎn)15度（即總轉(zhuǎn)動角為30度），記錄檢偏器達到消光所轉(zhuǎn)總角度。依次使/2波片總轉(zhuǎn)角為45度，60度，75度，90度，記錄檢偏器消光時所轉(zhuǎn)總角度。 從實驗結(jié)果得出什么規(guī)律？第12頁，共14頁，2022年，5月20日，1點51分，星期一2. /4波長片產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光 ： 1）按圖十九使與起偏器和檢偏器正交，用/4波長片代替/2波長片，轉(zhuǎn)動/4波片使消光。 2）再將/4波片轉(zhuǎn)動15度，然后將檢偏器轉(zhuǎn)動360度，觀察到什么現(xiàn)象？你認為這時從/4波片出來光的偏振狀態(tài)是怎樣？ 3）依次將轉(zhuǎn)動總角度為30度，45度，60度，75度，90度，每