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1、偏振光的获得与检验,物理实验教学中心,实验背景,1809年E.L.马吕斯发现了光的偏振现象，当时以胡克、惠 更斯和托马斯杨为主发展的波动学说认为光波是一种纵波，其 振动方向与传播方向一致，因此无法解释光的偏振现象。1818 年，法国科学院悬赏征文，本意是希望通过微粒说的理论解释 光的衍射及运动再次打击波动说。然而事与愿违，次年，菲涅 耳在其论文关于偏振光线的相互作用中，提出了新的波动 观点光是一种横波，并以此圆满地解释了光的衍射和一直困 扰波动说的光的偏振问题。1887年赫兹证实了光是横电磁波。 光是一种电磁波，其电矢量的振动方向垂直于传播方向，是横 波。由于一般光源发光机制的无序性，其光波的
2、电矢量的分布 （方向和大小）对传播方向来说是对称的，称为自然光。,当由于某种原因，使光线的电矢量分布对其传播方 向不再对称时，我们称这种光线为偏振光。对于偏振现象的研究在光学发展史中有很重要的地位，光的偏振使人们对光的传播（反射、折射、吸收和散射）规律有了新的认识，并在光学计量、晶体性质研究和实验应力分析等技术部门有广泛的应用。,实验目的, 了解有关热电子发射的基本规律。 用理查逊直线法测定钨丝的电子逸出功。 进一步学习数据处理方法。,实验仪器,红色LED、 恒流源、 硅光电池、 光电流计、 偏振片（2片）、 1/2波片、 1/4波片、 导轨和光具座。,实验原理,1光的偏振性,平面偏振光,椭圆
3、偏振光,2偏振片,起偏就是自然光转变为偏振光，而检验某束光是否是偏振光，即检偏。用以转变自然光为偏振光的物体叫起偏器；用以判断某种光是否是偏振光的物体叫做检偏器。右图表示的是自然光通过起偏器和检偏器后光强变化关系。,3马吕斯定律,设两偏振片的偏振方向之间的夹角为，透过起偏器的线偏 振光振幅为A0，则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，即 A=A0 cos 因为探测器检测到的是光强，光强为IA2，有 I=I02cos2 式中： I0为进入检偏器前（偏振片无吸收时）线偏振光的强度。 （该公式称马吕斯定律） 显然，以光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度I将 发生周期变化。若入射光是部分偏振光或椭圆
4、偏振光，则极小值 不为0。若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。这 样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分 偏振光区别开来。,实验内容与步骤,1验证马吕斯定律,2线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用,3用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光。,思考题, 求下列情况下理想起偏器和理想检偏器两个光轴之 间的夹角为多少？ a透射光是入射自然光强的l/3。 b透射光是最大透射光强度的l/3。 如果在互相正交的偏振片P1和P2中间插进一块l/4波片， 使其光轴跟检偏器P1的光轴平行，那么透过检偏器P2的 光斑是亮的？还是暗的？为什么？将P2转动90后，光斑 的亮暗是否变化？为什么？ 在第题中用l/2波片代替l/4波片，情况如何？,
