基础部实验课PPT——偏振光实验

1、1 实验学时：4学时 实验目的1. 了解光的偏振现象，认识基本规律；2. 设计实验验证马吕斯定律；3. 学习怎样合理的设计实验细节与数 据表格。2自然光 线偏振光(平面偏振光)部分偏振光3xyz右旋圆偏振光在三维空间中右旋圆偏振光在三维空间中电矢量左旋电矢量左旋yx0 xy41）自然光：天然光源、一般人造光源2）部分偏振光：折射3）线偏振光： 利用偏振片 利用反射和折射 利用晶体双折射4）圆偏振光与椭圆偏振光： 线偏振光+1/4玻片六角形长对角线方向为光轴E自然光入射线偏振光出射1mm厚的厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！天然偏振片

2、：天然偏振片：人造偏振片：人造偏振片： 透透明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向明聚乙烯醇片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成为线偏振光。上的光振动，透射光成为线偏振光。优点：造价低廉；面积大，通光孔径大；优点：造价低廉；面积大，通光孔径大；轻便。轻便。56透振方向无无光光！腰上横别扁担进不了城门！ 起偏起偏 检偏检偏7起偏器1P检偏器2P 马马吕斯定律吕斯定律 强度为 的线偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为0I20cosII 0I02IE/cosEEsinEEP1P2I？20cos2I8n1n2.220 ii反射光为光矢量垂直于入射面的反射光为光矢量垂直于入射面的完全偏振光完全偏振光.i2

3、/2i0透射光为部分偏振光透射光为部分偏振光120nntgi i0 称为起偏振角布儒斯特角9 pi 自然光以布儒斯特角入射到玻璃片堆(由二十多个玻璃片组成)上,反射光是振动面垂直于入射面的线偏振光.透射光偏振度非常高,也可视为线偏振光,振动面平行于入射面.10 寻常光（寻常光（o光）光） 遵遵守守折射定律折射定律的光的光线，振动方向线，振动方向垂直于垂直于主截面主截面 非常光（非常光（e光）光） 不不遵守遵守折射定律的光折射定律的光线，振动方向线，振动方向平行于平行于主截面主截面（一般情况，非常光线不在入射面内）（一般情况，非常光线不在入射面内）实验证明：实验证明： O 光和光和 光均为线偏振

4、光光均为线偏振光.eBCoDeeo光轴光轴主截面主截面11111222ecoscososincosEExEtEEyEt光：光：22221212212122cossinxyxyEEE E142玻片，引入 相位差2222121xyEE讨论：12生物的生理机能与偏振光生物的生理机能与偏振光 人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏人的眼睛对光的偏振状态是不能分辨的，但某些昆虫的眼睛对偏振却很敏感。比如蜜蜂有五只复眼，三只长在头顶上、两只长在头正振却很敏感。比如蜜蜂有五只复眼，三只长在头顶上、两只长在头正面，每个复眼包含有面，每个复眼包含有63006300个六边形小眼，这些小眼能个六边

5、形小眼，这些小眼能根据太阳的偏光根据太阳的偏光确定太阳的方位确定太阳的方位，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准，然后以太阳为定向标来判断方向，所以蜜蜂可以准确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。确无误地把它的同类引到它所找到的花丛。 再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一再如在沙漠中，如果不带罗盘，人是会迷路的，但是沙漠中有一种蚂蚁，它能种蚂蚁，它能利用天空中的紫外偏光导航利用天空中的紫外偏光导航，因而不会迷路。，因而不会迷路。珠宝鉴定珠宝鉴定 区分寻常光与非常光区分寻常光与非常光13（B）偏光镜消除了反射偏振光，使玻璃门内的人物清晰可见（A）玻璃门表面的反光很强镜

6、头偏光镜消除反光、使色彩更亮丽143D电影 人的双眼因为相距有一定距离人的双眼因为相距有一定距离60-65毫米，所以在看特定事物的时候，用毫米，所以在看特定事物的时候，用左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。左眼看到的影像和用右眼看到的影像有所不同。 3D拍摄通过两台摄像机模拍摄通过两台摄像机模拟人眼角度，拍左眼和右眼的画面。拟人眼角度，拍左眼和右眼的画面。 很重要的问题是确保两个摄像机之间的光圈、焦距和亮度一致，否则拍很重要的问题是确保两个摄像机之间的光圈、焦距和亮度一致，否则拍出来的两个画面人眼看起来会有很多不适的感觉。出来的两个画面人眼看起来会有很多不适的感觉。 153D电影 放映时

7、利用放映时利用两台放映机，每架放两台放映机，每架放映映机前各装一块方向机前各装一块方向垂直垂直的偏振片，把的偏振片，把两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上。 这两台放映机的偏振光反射到观众处，这两台放映机的偏振光反射到观众处，偏振光方向不改变偏振光方向不改变，观众使用对观众使用对应上述的偏振光的偏振眼镜观看，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只应上述的偏振光的偏振眼镜观看，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这些画面经过大脑综合后，能看到右机映出的画面，这些画面经过大脑综合后，便会显出便会显出

8、“深度深度” 来。来。 左眼左眼“非左无视非左无视”右眼右眼“唯右是瞻唯右是瞻”16线偏振光的产生检偏器自然光 I0 . .光强不变光强不变I = I0/2 /2若入射光是部分偏振光将会观察到什么现象？若入射光是部分偏振光将会观察到什么现象？17. .起偏器检偏器自然光线偏振光光强变化！有消光！两偏振片的偏振化方向相互垂两偏振片的偏振化方向相互垂直时光强为零直时光强为零 消光！消光！ 波片18. .起偏器检偏器自然光线偏振光光轴方向 =30偏振态？偏振态？旋转检偏器旋转检偏器看到什么现看到什么现象？象？思考：思考：当当 、 、 、 时时，经经过过1/4波片后的光的偏振态分别如何波片后的光的偏振

9、态分别如何？旋？旋转检偏转检偏器器 你你将看到什么现象？将看到什么现象？=45=60=75=90180两明两暗！两明两暗！线偏振光！线偏振光！偏振态？偏振态？椭圆偏振光！椭圆偏振光！19演示实验+学生实验2021 马吕斯定律马吕斯定律 强强度为度为 的线偏的线偏振光通振光通过检偏振器后过检偏振器后,出出射光的强度为射光的强度为220I20cosII P1E/cosEEsinEEP2回顾：回顾：思考：需要哪些配件？思考：需要哪些配件？1、起偏器、起偏器P12、检偏器、检偏器P23、光电接收器与指、光电接收器与指针式检针式检流计流计 起偏起偏 检偏检偏0I23设计思路： 起偏起偏 检偏检偏- -

10、- A起偏器1P=？0I=？1I- - - A 起偏起偏 检偏检偏0I起偏器1P1I检偏器2P15= 起偏起偏 检偏检偏0I24设计思路：起偏器1P=？2I1I检偏器2P0=？2I090=25细节处理：1、为了使具有偏振态的光全部被光电接收器接收到，应、为了使具有偏振态的光全部被光电接收器接收到，应该怎样调节？你的判断标准是什么？该怎样调节？你的判断标准是什么？2、实验过程中，起、检偏器两个透振方向之间的夹角、实验过程中，起、检偏器两个透振方向之间的夹角 应该从哪一个角度开始做起？应该从哪一个角度开始做起？3、怎样合理利用指针式检流计上的倍率档位？、怎样合理利用指针式检流计上的倍率档位？4、数据表格怎样设计更全面？、数据表格怎样设计更全