偏振_2016春_458702276

1、偏振光学实验偏振光学实验实验目的偏振光的基本概念偏振光的起偏和检偏方法偏振片与波片的工作原理与使用方法反射和折射时的起偏现象反射和折射时的起偏现象菲涅尔反射公式菲涅尔反射公式22)tan()tan(titiPPrR22)sin()sin(titiSSrR1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1i = 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Rs5640 Rp布儒斯特角布儒斯特角p光无反射光无反射90 ti 0)tan()tan(2 titiPR 根据斯奈尔定律根据斯奈尔定律niiititancossinsinsinnBarctan几个关键问题光的偏振状态及

2、描述偏振片的作用1/4 和1/2 波片的作用两个1/4 波片的叠加EExExEyEyE椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光线偏振光线偏振光E部分偏振光部分偏振光E 自然光自然光E五种的偏振态偏振光的数学描述：)cos(cos21taEtaEyx)cos2arctan(tan211)2sin(sin112222ab12arctanaaxya1a2ab223012 a22 a2443454749 取不同值时的偏振情况取不同值时的偏振情况实际器件之一偏振片（消光比）： 起偏与检偏 实际器件之二相位延迟器（波片）：快轴、慢轴、 相延；全波片、半波片、1/4波片线偏振光透光轴透光轴( y)消光轴消光轴(

3、x)马吕斯公式马吕斯公式偏振片透光轴( y)与消光轴(x)透射率分别为T1和T2当光的振动方向和透射轴成角时，线偏振光透过率， T =(T1T2)cos2 + T2在实验中用两个相同的偏振片来测量消光比 e = T2/ T1 =Imin/(2 Imax)圆偏振光的产生：1/4 波片的作用1/4 1/4 波片有互相垂直的快轴和慢轴，沿慢轴波片有互相垂直的快轴和慢轴，沿慢轴偏振的光比沿快轴偏振的光程延迟偏振的光比沿快轴偏振的光程延迟1/4 1/4 波长，波长，或相位延迟或相位延迟 /2 /2 。通过波片后重新合成的光，偏振状态将改变。通过波片后重新合成的光，偏振状态将改变。线偏振光如偏振方向不与光

4、轴一致，将变为线偏振光如偏振方向不与光轴一致，将变为椭圆偏振光。椭圆偏振光。椭圆偏振光的产生椭圆偏振光的产生nBarctannBarctan4/当当 时，时， 形成圆偏振形成圆偏振偏振光通过偏振光通过 1/4 1/4 波片后偏振态的变化波片后偏振态的变化 入射光入射光1/4 1/4 波片快轴方位波片快轴方位出射光出射光线偏振光线偏振光与入射光振动方向平行或垂直与入射光振动方向平行或垂直线偏振光线偏振光与入射光振动方向成与入射光振动方向成4545（135135）圆偏振光圆偏振光其它方位其它方位椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光 快（慢）轴方向与椭圆快（慢）轴方向与椭圆长轴取向相同长轴取向相

5、同线偏振光线偏振光其它方位其它方位椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光任意方位任意方位线偏振光线偏振光1/2 波片的作用1/2 1/2 波片有互相垂直的快轴和慢轴，波片有互相垂直的快轴和慢轴， 沿慢轴偏振沿慢轴偏振的光比沿快轴偏振的光程延迟的光比沿快轴偏振的光程延迟1/2 1/2 波长，波长， 或相位或相位延迟延迟 。通过波片后，通过波片后， 重新合成的光，重新合成的光， 线偏振光改变偏线偏振光改变偏振方向，振方向， 圆偏振光改变旋转方向。圆偏振光改变旋转方向。但沿快轴或慢但沿快轴或慢轴入射的线偏振光通过波片后偏振状态不变轴入射的线偏振光通过波片后偏振状态不变。两个1/4 波片的叠加快轴（及慢

6、轴）重合，快轴（及慢轴）重合， 成为成为1/2 1/2 波片波片快轴（及慢轴）正交，快轴（及慢轴）正交， 成为全波片成为全波片快轴（及慢轴）成角度 l线偏振光平行于第一片快轴， 经第二片后， 变成椭圆偏振， 其长轴沿第二片之快轴或慢轴（取决于 角）；l线偏振光平行于第一片慢轴， 经第二片后， 变成椭圆偏振， 其长轴沿第二片之快轴或慢轴（取决于 角）；l其它光线， 可分解为以上两种线偏振叠加， 最终结果为两个椭圆偏振之和。 任务、步骤详见讲义要求，完成实验步骤412，选做讲义中任务13课后数据处理除完成数据表格的内容外，任务7需要画比较图给出结论，任务9、11、12要求有总结性的分析或结论。注意事项和常见问题l实验用的光源是偏振光！l步骤6中，R1可以是300或400以提高测量灵敏度，在消光的状态下，毫伏表的读数有可能是负值l步骤7中，Imin=Im（夹角=90度时）l步骤7中，Im/Imax 与cos2 画在同一个坐标系下l步骤8中，C0的值是从最