单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,偏振现象的实验研究,无锡职业技术学院 基础部,大学物理实验,偏振现象的实验研究,无锡职业技术学院 基础部,大学物理实验,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,偏振现象的实验研究,无锡职业技术学院 基础部,大学物理实验,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,偏振光的争论,光的偏振,大 学 物 理 实 验,偏振光的争论,试验目的,1. 观看光的偏振现象，加深对偏振光的理解，验证马吕斯定律。,2. 生疏、了解产生和检验偏振光的器件及其作用。,3. 把握产生和检验线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光的原理和方法。,光的,波动性,一、光的偏振,z(k),如果设光波沿坐标系的,z,轴传播，由光波之横波性，光波之电振动矢量必在垂直于,z,轴的,xy,平面内，显然电振动矢量可以表示为,式中，分别为,x, y,方向,的单位矢量,E,x,y,试验原理,光的干预、衍射,光波（,电磁波,）是,横波,光的偏振,电矢量,E,随时间转变,线偏振光,至,圆偏振光,自然光,局部偏振光,实际上，局部偏振光包含线偏振光与自然光。,随时,间不变,椭圆偏振光,为两分量之相位差,在垂直于光传播方向的任一横截面内，,光振动矢量,E,各向出现概率均等,各向 振动的时间平均值相等,E,各振动之间无固定相位关系,由构成自然光源如日光，各种照明灯等的大量,分子或原子发出的光波的合成，这些分子或原子的热运,动和辐射是随机的，它们所放射的光振动，消失在各个,方向的几率相等。,二相互垂直方向是任选的。,符号表示,自然光,某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为局部偏振光 .,符号表示,各向出现概率均等,其中某一方向 振动的时间平均值占相对优势,E,各振动之间无固定相位关系,局部偏振光,偏振光平面偏振光、线偏振光、完全偏振光,光振动只沿某一固定方向的光,.,E,光传播方向,横截面,符号表示,椭圆偏振光可由两束同向传播、振动方向相互垂直、振幅不等、,具有某种恒定位相关系的线偏振光合成,E,横截面,光传播方向,光传播方向,椭圆偏振光,在垂直于光传播,光振动矢量,E,是一个旋转矢量，,矢量端点的运动轨迹是一个椭圆,方向的任一横截面内，,E,横截面,光传播方向,光传播方向,圆偏振光,在垂直于光传播,光振动矢量,E,是一个旋转矢量，,矢量端点的运动轨迹是一个圆,方向的任一横截面内，,圆偏振光可由两束同向传播、振动方向相互垂直、振幅相等、,具有某种恒定位相关系的线偏振光合成,线偏振光、圆偏振光都是椭圆偏振光在特殊状况下的表示,试验原理,二、平面偏振光的产生,1.,由反射和折射产生偏振,自然光入射到透亮介质,(如玻璃)外表，其反射光和,折射光一般为局部偏振光。,反射光接近于完全偏振光，,其偏振面垂直于入射面，,该入射角称为,布儒斯特角,。,2. 由二向色性晶体的选择吸取产生偏振,二向色性 : 某些物质能吸取某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性。,偏振片 ： 涂有二向色性材料的透亮薄片，上述特殊方向称为偏振片的偏振化方向。,3.,由晶体双折射产生偏振,某些各向异性透亮晶体如方解石、石英等沿不同方向,其光学特性有所不同。一束单色光入射于这种晶体时会产生两束,平面偏振光(o光、e光)，并以不同的速度在晶体内传播，称为双折射现象。,o光：满足折射定律，称为寻常光。,e光：不满足折射定律，称为特别光。,尼科耳Nicol棱镜,试验原理,三、马吕斯定律,自然光通过起偏器P1时，成为光强为I0的线偏振光，在通过检偏器P2时，则从P2透出光强I与两偏振片偏振化方向之间的夹角 ，有关，其关系为马吕斯Malus定律：,它表示改变角,可以改变透过检偏器的光强。,四、,移相器件,-,波片和圆偏振光、椭圆偏振光的产生,试验原理,波晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。,在晶片中，,o,光与,e,光传播方向相同，由于传播速度不同，经过厚度为,d,的晶片后，,o,光与,e,光之间将产生位相差,光轴,波片,检偏器,1/4,波片,1/2,波片或半波片,线偏振光通过后仍为线偏振光，,但其振动面相对于入射光的振动面转过 角,线偏振光通过后可合成椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光,试验仪器,光学试验导轨、二维可调半导体激光器、激光功率指示计、偏振片、1/4波片、白屏,试验内容,1.,起偏与检偏,观看起偏器与检偏器的偏振化方向变化时间斑强度的变化,2.,验证马吕斯定律,记录起偏器与检偏器的偏振化方向夹角每变化,10,时,光斑强度的变化，并作图。,3.,用,1/4,波片产生圆偏振光与椭圆偏振光,观看起偏器偏振化方向与1/4波片光轴方向夹角变化时间斑强度的变化，并推断透过1/4波片的光的偏振状态。,1/4,波片转过的角度（,）,使检偏器,P2,转过,360,时观察到的光强变化,透过,1/4,波片的光的偏振态,0,15,30,45,60,75,90,