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1、偏振光分析实验目的1. 观察光的偏振现象，熟悉偏振的基本规律。 2. 验证布儒斯特定律，测定玻璃的折射率。 3. 了解产生与检验偏振光的器件，掌握产生与检验偏振光的原理与方法。实验原理1. 偏振光的基本概念在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向上较强，这种的光称为部分偏振光，还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变化，而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光。线偏振光 自然光 部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光图12. 获得偏振光的常用方法（1） 反射起偏器（或透射起偏器）（
2、2） 晶体起偏器（3） 偏振片（分子型薄膜偏振片）3. 偏振光的检测按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为 20cosI根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态。4. 偏振光通过波晶片时的情形（1） 波晶片（2） 光束通过波片后偏振态的改变各种偏振光垂直入射并经过 /4 波片后偏振状态的 变化情况：1/2 波片的作用当以平面偏振光垂直入射到 1/2 波片上时，如果光振动面与波片光轴成 角，则通过波片的光仍为平面偏振光，但其振动面转动了二倍 角，如果 =450，则出射光的振动面与入射光的振动面垂直。实验仪器光学平台及底座、HeNe 激光器（632.8nm ）
3、、偏振片（起偏器、检偏器）、可变口径维架、X 轴旋转二维架（两个，波片也需要一个）白屏、1/4 、1/2 波片各一片、公用底座（波片使用）实验内容1. 验证马吕斯定律。2. 考察平面偏振光通过/2波长时的现象。3. 用波长片产生圆偏振光和椭圆偏振光。注意事项：1. 激光束光线集中、亮度大，实验时不可用眼睛直视。2偏振片、玻璃片等要轻拿轻放，防止打碎。 3. 所有的镜片、光学表面等应保持清洁、干燥，严禁用手或他物触碰，以免污损。预习思考题1 本实验为什么要用单色光源照明？根据什么选择单色光源的波长？若光波波长范围较宽，会给实验带来什么影响？答：两束光通过晶体后就有位相差 lne)(20实验数据入
4、射光 /4 波片位置 出射光光轴与入射偏振方向平行或垂直 线偏振光轴与入射偏振方向成45 0 圆偏振线偏振其他位置 椭圆偏振圆偏振 任何位置 线偏振光轴与椭圆的长轴或短轴一致 线偏振椭圆偏振其他位置 椭圆偏振表 1：验证马吕斯定律数据正交21N检偏器位置/度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90出射光功率/mw 0 0.015 0.039 0.044 0.068 0.088 0.134 0.149 0.164 0.17990 80 70 60 50 40 30 20 10 02cos0.00 0.03 0.12 0.25 0.41 0.59 0.75 0.88 0.97 1
5、.00表 2：平面偏振光通过 /2 波片数据正交，插入波片后消光21N检片器位置/度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90出射光功率/mw 0 0.010 0.034 0.040 0.062 0.083 0.130 0.144 0.159 0.174/2 波片旋转角度/度 15 30 45 90检偏器旋转角度/度 30 61 91 181表 3：平面偏振光通过 /4 波片数据正交，插入波片后消光21N0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600 0.074 0.047 0.067 0.117 0.154 0.135 0.08
6、0 0.047 0.068 0.124 0.152 0.12930 0.100 0.094 0.081 0.078 0.089 0.107 0.095 0.080 0.078 0.086 0.097 0.09790 0.000 0.035 0.122 0.167 0.140 0.052 0.000 0.039 0.124 0.173 0.133 0.050数据分析图 表 标 题00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20 0.5 1 1.5光 功 率 P/wcos 2 线 偏 振 光 通 过 检 偏 器 后 出射 光 强线 性 (线 偏 振 光 通 过 检
7、偏器 后 出 射 光 强 )由表 1 作出出射光功率 P 与 的关系曲线是一直线，验证了 。表 2 表示线偏振光通过 /2 波片2cos 20cosI后仍是线偏振光但是出射光振动面较入射光振动面转过了 角。表 3 表明当波片位置在 30 度时，出射光是椭圆2偏振光，作出的图形是一花生形椭圆。当波片位置在 45 度时，出射光是圆偏振光，作出的图形是一近似圆。当波片位置在 90 度时，出射光是线偏振光，从数据上看满足 。20cosI误差分析: 产生误差的主要原因有以下几个方面：X 轴旋转二维架上刻度读数不准确； 波片位不一定在 45 度角41上；光功率接收仪自身因素使用时间长后读数不稳定和不准确；电源不稳定使得光功率接收仪读数不稳定和不准确。实验中现象的分析和处理正交不能完全消光，实验中当看到光最弱时为正交位置。21N其他可研究课题课后思考题1. 在确定起偏角时，若找不到全消光的位置，试根据实验条件分析原因。 2. 试说明椭圆偏振光通过 1/4 波片后变成平面偏振光的条件。 答：波片光轴与椭圆偏振光的长轴或短轴一致时，出射光为平面偏振光。3. 自然光垂直照射在一个 1/4 波片上，再用一个偏振片观察该波片的透射光，转动偏振片 360 ，能看到什么现象？固定偏振片转动 1/4 波片 360 ，又看到什么现象？为什么？
