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1、偏振光实验教学目的】1.通过观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的认识。2.掌握产生和检验偏振光的原理和方法。【原理】1.偏振光的概念光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E与磁矢量H 相互垂直。E和H均垂直于光的传播方向，故光波是横波。实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量E的方向定为光的振动方向。自然光源（如日光，各种照明灯等）发射的光是由构成这个光源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，它们所发射的光振动，出现在各个方向的几率相等，这样的光叫做自然光。自然光经过媒质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。如
2、果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光。偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的，称为圆偏振光，是一椭圆的则称为椭圆偏振光。2.获得线偏振光的方法自然光变成偏振光称作起偏，可以起偏的器件分为透射和反射2种形式。(1)反射式起偏器自然光在两种媒质的界面处反射和折射，当入射角满足tan n/n时，反射光成为振动方向垂直于入射面的线偏振光，这个规律称布儒斯特定律，称为布儒斯特角或起偏角，而折射光为部分偏振光。如果自然光以入射角投射在多层的玻璃堆上，经过多次反射后，透射出的光也接近于线偏振光，其振动面平行于入射面。(2)透射式起偏器晶体
3、起偏器：利用某些晶体的双折射现象可以获得较高质量的线偏振光，如尼科尔棱镜，这类偏光器件价格昂贵。偏振片：一般用具有网状分子结构的高分子化合物聚乙烯醇薄膜作为片基，将这种薄膜浸染具有强烈二向色性的碘，经过硼酸水溶液的还原稳定后，再将其单向拉伸45倍以上而制成。这种偏振片称H偏振片。此外用另外方法还可制成K偏振片、L偏振片。3.马吕斯定律自然光通过偏振片变成光强为I ，振幅为A的线偏振光，再垂直入射到另一块偏振片上，出射光强为：II cos这就是马吕斯定律。为两偏振片透振方向之间的夹角。4.波片的偏光作用 单轴晶体制成厚度为L，表面平行于光轴的片,称波片。波片有正晶体或负晶体之分。一束振幅为A的线
4、偏振光垂直入射在波片表面上，且振动方向与光轴夹角为，在晶体内分解成o光和e光，振幅分别是AA sin，AeAcos。经过波片后，二光产生位相差：2（nn）L/式中, 为光在真空中的波长；n、n为晶片对o光和e光的折射率。因为波片能使o光或e光的位相推迟，又称为位相推迟器。o光和e光振动方向相互垂直，频率相同，位相差恒定，由振动合成可得： 这是椭圆方程式，代表椭圆偏振光。当2K（K，）及AA时，合成振动为圆偏振光。【仪器】光源（氦氖激光器），可旋转偏振片2个，/4波片和/2波片各1个（632.8 nm），光具座一台。图1 实验装置图【实验内容】1、 验证马吕斯定律（1） 调整两偏振片透光轴平行。
5、方法是将起偏器不动，转动检偏器，直到照度计示值最大为止。此时记下检偏器度盘上的角度示值, 即为两偏振片透光轴平行时，偏振片度盘上的角度示值。（2） 将起偏器每转动10，记下照度计的示值。2、 1/2波片的作用（1） 按图1依次放置各元件，并使起偏器和检偏器的透光轴正交，此时应观察到消光现象。在两偏振片之间插入1/2波片，并转动1/2波片（一周）能看到几次消光？为什么？（2） 将1/2波片转任意角度，这时消光现象被破坏，转动检偏器（一周），观察到什么现象？由此说明线偏振光透过1/2波片后，它的偏振状态怎样？ 3、 用1/4波片产生圆偏振光与椭圆偏振光 按图1使两偏振片正交，用1/4波片代替1/2
6、波片，转动1/4波片使消光，再将1/4波片转15，然后将偏振片2转360，观察到什么现象，这时从1/4波片出来的光偏振状态怎样？作图表示。【数据记录及数据处理】表1：验证马吕斯定律(度)0102030405060708090I(LX)123(度)100110120130140150160170180I(LX)123 以cos2为横坐标，I 为纵坐标作Icos2关系曲线，由此验证马吕斯定律表2：1/2波片的作用1/2波片转角（度）153045607590检偏器转 角123表3：1/4波片的作用1/4波片转角（度）153045607590达到小光时检偏器转动的角度光的偏振性质【思考题】1. 两偏振片用支架安置于光具座上，正交后消光，一片不动，另一片的 2个表面转180,会有什么现象？如有出射光，是什么原因？2. 2片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？怎样解释？3. 波片的厚度与光源的波长什么关系？
