不同偏振态的光通过别汉棱镜像面偏振态检测试验

1、不同偏振态的光通过别汉棱镜像面偏振态检测试验利用实验器材主He- Ne激光器、扩束准直镜、起偏器、玻 璃堆片、 1/4 波片、载物台、别汉棱镜、检偏器、接收屏、光功 率计等提供具有不同偏振态的入射光。 测量原理图，如图 1 所示。1 线偏振光通过别汉棱镜像面时偏振态的检测1.1 线偏振光的获得当自然光照射到偏振片时， 调整偏振片的偏振化方向， 让其 透光轴分别垂直于 x 轴，平行于 x 轴，与 x 轴的夹角为 45°， 可得到沿 x 轴线偏振光、沿 y 轴线偏振光、 45°线偏振光。1.2 实验光路和数据采集利用实验器材He-Ne激光器、扩束准直、起偏器、别汉棱镜、 检偏器

2、、 光功率计及载物台等搭建光路如图2 所示。该实验需要遮挡一半别汉棱镜让光线分别进入上下屋脊面测得出射的光强 研究上下屋脊面出射光的光强分布，用光功率计进行数据采集。试验中，所用光的波长为 632.8nm，起偏器的透光轴与y轴 平行，根据检测原理利用调制光强的检测方法，对偏振态为 0 ， 1 的线偏振光垂直入射时出射光的偏振态进行检测。 分别将光线 按照上屋脊和下屋脊入射时， 测得的通过别汉棱镜上下屋脊出射 光的斯托克斯参量SO, S1，S2， S3,实验数据如表1所示：1.3 实验结果根据斯托克斯参量定义的偏振度和方位角的定义， 对以上测量的数据进行处理，将结果列于表 2 中。通过测量斯托克

3、斯参量的实验， 得到上下屋脊的方位角分别 为 36.35 °和 - 36.34 °，椭圆率角分别为 - 37.39 °和 38.05 °， 通过两组数据的比较可以验证理论推导的正确性， 当线偏振光经 别汉棱镜后会在其像面上出现两种不同偏振状态的光， 这样就造 成光强分布的不均匀，降低了别汉棱镜的成像质量。2 部分偏振光通过别汉棱镜像面时偏振态的检测2.1 部分偏振光的获得 自然光在某些介质表面上反射和折射时， 可以分解为光矢量 垂直于入射面的波和光矢量平行于入射面的波两个部分。 由于这 两波反射系数不同， 反射光和折射光都是部分偏振光。 当光以布 儒斯特

4、角射向界面时， 透射光是部分偏振光。 对于空气的折射率 n1=1.00 ，玻璃的折射率 n2=1.50 ，布儒斯特角约为e =arctab( n2/n1)=56.3°。如果让折射光连续地通过许多平行叠放的玻璃片 ( 玻璃堆 ) ，折射光的偏振化程度继续加强。 当玻璃 片足够多时， 最后透射出来的光就接近于完全偏振光。 本次试验 用的是 12 片的玻璃堆，偏振度为 P=0.88。2.2 实验光路和数据采集利用He-Ne激光器、波片堆、1/4波片、载物台、别汉棱镜、 检偏器、 光功率计搭建光路如图 3 所示，测量方法同线偏振光通 过别汉棱镜相同。用光功率计进行数据采集，部分偏振光实验数据

5、如表 3 所 示。2.3 实验结果 根据斯托克斯参量定义的偏振度和方位角的定义， 对以上测 量的数据进行处理，结果列于表 4 中。通过测量部分偏振光分别经别汉棱镜上下屋脊出射光的斯 托克斯参量，得到上下屋脊的方位角分别为 37.53 °和- 33.25 °， 椭偏率角分别为 - 39.15 °和 37.05 °，当部分偏振光经别汉棱镜 后会在其像面上出现两种不同偏振状态的光， 这样就造成光强分 布的不均匀，降低了别汉棱镜的成像质量。3 自然光经别汉棱镜成像的偏振态检测3.1 自然光的获得自然光可以看作是具有一切可能的振动方向的许多光波的 总和， 其特点是振动方向的无规则性。 从普通光源发出的光不是 偏振光，是自然光。3.2 实验光路和数据采集 利用激光器、载物台、别汉棱镜、 1/4 波片、检偏器、光功 率计等搭建光路如图 4 所示：同样分别遮挡别汉棱镜上下屋脊进行测量， 旋转检偏器一周 观察到光斑没有上下分层且无明显的亮暗变化。 自然光实验数据 如表 5 所示。3.3 实验结果根据斯托克斯参量定义的偏振度和方位角的定义， 对以上测量到的数据进行处理