偏振光的觀測(cè)與研究~~實(shí)驗(yàn)報(bào)告

偏振光的觀測(cè)與研究,即其E和H應(yīng)用已遍及于工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、國(guó)防等部門.利用偏振光裝置的各種精密儀器，已為科研、工,提供了極有價(jià)值的方法?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹考由钇竦幕靖拍?。了解偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法。.觀測(cè)橢圓偏振光和圓偏振光?！緦?shí)驗(yàn)儀器】角裝置圖1實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)物圖【實(shí)驗(yàn)原理】1．偏振光的基本概念EHEE和光的傳播方向所構(gòu)成的平面稱為光振動(dòng)面。2（。光源發(fā)射的光是由大量原子或分子輻射構(gòu)成的。由于熱運(yùn)動(dòng)和輻射的隨機(jī)性,大量原s內(nèi)各個(gè)方向電故出現(xiàn)如圖2（b）即在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)電矢量在某一方向較強(qiáng)，這就是如圖2(c）,)振光或圓偏振光2（c)所示。圖2光波按偏振的分類2．獲得偏振光的常用方法(1）非金屬鏡面的反射.通常自然光在兩種媒質(zhì)的界面上反射和折射時(shí)，反射光和折射光都將成為部分偏振光.3由布儒斯特定律得：其中、分別為兩種介質(zhì)的折射率,為相對(duì)折射率。如果自然光從空氣入射到玻璃表面而反射時(shí)已知其相對(duì)折射率n1.5077560—600之間。此方法可用來(lái)測(cè)定物質(zhì)的折射率。(2)多層玻璃片的折射。(3）利用偏振片的二向色性起偏。將非偏振光變成偏振光的過程稱為起偏。,.所得的偏振光只能達(dá)到一定的偏振度。(4)利用晶體的雙折射起偏。自然光通過各向異性的晶體時(shí)將發(fā)生雙折射現(xiàn)象，雙折射產(chǎn)生的尋常光光）(e光).o己的主截面內(nèi)。方解石是典型的天然雙折射晶體,常用它制成特殊的棱鏡以產(chǎn)生線偏振光。利用方解石制成的沃拉斯頓棱鏡能產(chǎn)生振動(dòng)面互相垂直的兩束線偏振光尼科耳棱鏡能給出一個(gè)有固定振動(dòng)面的線偏振光。3．偏振片、波片及其作用（1)偏振片,它能吸收某一方向振動(dòng)的光，而透過與此垂直方向振動(dòng)的光，由于在應(yīng)用時(shí)起的作用不同,用來(lái)產(chǎn)生偏振光的偏振片叫做起偏器；用來(lái)檢驗(yàn)偏振光的偏振片，叫做檢偏器。0按照馬呂斯定律,強(qiáng)度為I的線偏振光通過檢偏器后，透射光的強(qiáng)度為:0I=I0cos2式中為入射偏振光的偏振方向與檢偏器偏振軸之間的夾角,顯然當(dāng)以光線傳播方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器時(shí)，透射光強(qiáng)度I=時(shí),透射光強(qiáng)最大；當(dāng)=90)，當(dāng)<<90自然光通過起偏器與檢偏器的變化。圖4光波的起偏核檢偏根據(jù)透射光強(qiáng)度變化的情況，可以區(qū)別線偏振光、自然光和部分偏振光。（2）波片波片是用單軸晶體切成的表面平行于光軸的薄片。當(dāng)線偏振光垂直射到厚度為尋常（O光（e光它們的相位差為：n其中，為入射偏振光在真空中的波長(zhǎng)，no

和 分別為晶片對(duì)o光和e光的折射率為晶ne片的厚度.ne（通過晶片后光和光的振動(dòng)：從兩式中消去t,經(jīng)三角運(yùn)算后得到合振動(dòng)的方程式為由此式可知，當(dāng)時(shí),，為線偏振光。當(dāng)時(shí)，,=時(shí)，為圓偏振光。當(dāng)為其它值時(shí)，為橢圓偏振光。在某一波長(zhǎng)的線偏振光垂直入射到晶片的情況下，能使oe光產(chǎn)生相位差（相當(dāng)于光程差為的奇數(shù)倍的晶片，稱為對(duì)應(yīng)于該單色光的二分之一波片波片）或波片；與此相似，能使oe光產(chǎn)生相位差(相當(dāng)于光程差為的奇數(shù)倍）片波片）或波片.(）是對(duì)(激光）而言的。5所示，當(dāng)振幅為Ao光和e光的振幅分別為A和A波片合成的偏振狀態(tài)也隨角度的變化而不同.圖5當(dāng)=時(shí)，獲得振動(dòng)方向平行于光軸的線偏振光)。當(dāng)=(o光。當(dāng)=時(shí)，Ae=Ao獲得圓偏振光。波片后為橢圓偏振光。所以【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】起偏與檢偏鑒別自然光與偏振光，驗(yàn)證馬呂斯定律。(1) 在光源至光屏的光路上插入起偏器P1，旋轉(zhuǎn)P1.（2） 在起偏器P1后面再插入檢偏器P2。固定P1的方位，旋轉(zhuǎn)P23600,觀察光屏上?(3) 以硅光電池代替光屏接收P2出射的光束，旋轉(zhuǎn)P2共轉(zhuǎn)900,I~cos2θ關(guān)系曲線。觀測(cè)布儒斯特及測(cè)定玻璃折射率(1）在起偏器P1后,插入測(cè)布儒斯特角的裝置,再在P1和裝置之間插入一個(gè)帶小孔的光屏。調(diào)節(jié)玻璃平板，使反射的光束與入射光束重合。記下初始角。一面轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃平板，一面同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏器P1求平均值。算出布儒斯特角.把玻璃平板固定在平儒斯特角的位置上，去掉起偏器P1，在反射光束插入檢偏器P2，轉(zhuǎn)P2，觀察反射光的偏振狀態(tài)。3．觀察橢圓偏振光和圓偏振光)先使起偏器1和檢偏器2（即檢偏器2后的光屏上處于消光狀態(tài)P1P2P2=。（2)從=的位置開始，使檢偏器P2轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)可以從屏上光強(qiáng)的變化看到經(jīng)過1/4波片后的光為線偏振光.（3)取=900P波片后的光為2線偏振光.其振動(dòng)面與=時(shí)的振動(dòng)面垂直。（4)取為除00900P時(shí)屏上光強(qiáng)的變化，其結(jié)果與橢圓偏振光2對(duì)應(yīng).特別是當(dāng)=450時(shí),P轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)屏上光強(qiáng)幾乎不變，這便是圓偏振光對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。2【注意事項(xiàng)】1、實(shí)驗(yàn)中各元件不能用手摸，實(shí)驗(yàn)完畢后按規(guī)定位置放置好。2、不要讓激光束直接照射或反射到人眼內(nèi)。【數(shù)據(jù)記錄及處理】表1馬呂斯定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)PP與P偏振化光電流的讀數(shù)I（）12方向夾角第一次第二次第三次實(shí)驗(yàn)I/I0I/I=cos200030045060090000750.500.250.00表2 玻