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1、实验28 光的偏振现象 实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容及步骤 思考题1实验目的 验证马吕斯定律; 观察光的偏振状态; 了解产生与检验偏振光的元件 掌握产生与检验偏振光的条件和方法。2实验仪器 偏振光实验仪(激光器、起偏器、检偏器、光 功率指示器、/4波片)3实验原理 光波是一种电磁波。 电磁波是横波。 光波中的电矢量与波的传播方向垂直。 光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。 图1 E,H,c 三者之间的关系EvO H光矢量振动面图2 线偏振光、自然光 及部分偏振光abc4 自然光变为线偏振光 b. 空气 玻璃 1.51.51.51.01.01.01.0 近于线偏振线偏振非偏振 iB5
2、偏振光的检测 I0. .自然光线偏振光I1I2P1P2P1P2马吕斯定律 6实验原理 波晶片 o光沿各方向传播的速度相同 e光沿各方向传播的速度不同.oeACDBvevo7对晶体而言,有一特定方向,当光线沿此方向入射时,不会产生双折射现象,该方向称为晶体的光轴。如图所示,一单色平面偏振光垂直入射在各向异性的晶体平板上,其光轴平行于晶体表面。当入射平面 偏振光的偏振化方向与晶体光轴夹角为,则光轴方向 上产生e光,垂直光轴方向产生o光,在晶体内,两光束虽沿同一方向传播,但有不同的速度。透过晶体板后 ,o光和e光之间产生一定的相位差。对于给定的波长, 如果晶体板的厚度恰好使o光和e光的相位差为 ,即
3、 相位差为 ,则出射光线的电矢量由两个垂直的、相位 差为 的o光和e光振动的合成。s h i y as hs h i8光轴波片检偏器=0时,获得偏振光 =/2时,获得偏振光 =/4时,获得圆偏振光 为其他值时,获得椭圆偏振光,9实验内容及步骤一 验证马吕斯定律 1.仪器的调整: 光功率计调零、仪器的共轴调 节。 2.放上起偏器找到它的实际零点(光功率计示数 为最大的位置),放上检偏器找到它的实际零 点(方法同上),在实际零点的基础上每转过 10记录一次相应的光功率计读数,数据填入表 2。 3.根据测测量结结果在坐标纸标纸 上做出I和cos2 关系曲 线线10实验 内容与步骤二 圆偏振光和椭圆偏
4、振光的检验 激光垂直照射于一组相互正交的偏振片上,在 它们之间插入一/4波片。转动/4波片再一 次处于消光状态,此时/4波片的光轴位置为 零线,转动/4波片使其光轴与零线的夹角依 次为30、45 、60 、 75 、90 。在取上述每 一个角度时都将检偏器转动一周,观察并描述 从检偏片透出的光强变化情形,然后做出解释 。数据填入表3。11思考题1.自然光垂直照在一个/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?固定偏振片转动波片360,又 能看到什么现象?为什么? 2.求在下列情形下理想起偏器何检偏器两个偏振 轴之间的夹角为多少?(1)透射光是入射自然 光强度的1/3;(2) 透射光是最大透射光强度的 1/3。 3.设计一个方案区别自然光、部分偏振光、圆偏 振光、椭圆偏振光和线偏振光。 12