偏振光观测与研究实验报告

偏振光的观测与研究

光的干涉和衍射实验证明了光的波动性质。本实验将进一步说明光是横波而不是纵波，即其E和H

的振动方向是垂直于光的传播方向的。光的偏振性证明了光是横波，人们通过对光的偏振性质的研究，更深刻地认识了光的传播规律和光与物质的相互作用规律。目前偏振光的应用已遍及于工农业、医学、国防等部门。利用偏振光装置的各种精密仪器，已为科研、工程设计、生产技术的检验等，提供了极有价值的方法。

【实验目的】

1．观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。2．了解偏振光的产生和检验方法。3．观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。4．观测椭圆偏振光和圆偏振光。

【实验仪器】

光具座、激光器、偏振片、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、光点检流计、观测布儒斯特角装置

图1实验仪器实物图

【实验原理】

1．偏振光的基本概念按照光的电磁理论，光波就是电磁波，它的电矢量E和磁矢量H相互垂直。两者均垂直于光的传播方向。从视觉和感光材料的特性上看，引起视觉和化学反应的是光的电矢量，通常用电矢量E代表光的振动方向，并将电矢量E和光的传播方向所构成的平面称为光振动面。在传播过程中，光的振动方向始终在某一确定方位的光称为平面偏振光或线偏振光，如图2（a）。光源发射的光是由大量原子或分子辐射构成的。由于热运动和辐射的随机性，大量原子或分子发射的光的振动面出现在各个方向的几率是相同的。一般说，在10－6s内各个方向电矢量的时间平均值相等，故出现如图2（b）所示的所谓自然光。有些光的振动面在某个特定方向出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向较强，这就是如图2（c）所示的所谓部分偏振光。还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规则的变化，其电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的移动轨迹呈椭圆（或圆形），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光），如图2（c）所示。

图2光波按偏振的分类2．获得偏振光的常用方法(1)非金属镜面的反射。通常自然光在两种媒质的界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光。并且当入射角增大到某一特定值时，镜面反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面，如图3所示，这时入射角称为布儒斯特角，也称为起偏角。的光为线偏振光。(3)

取=900，使检偏器P2转动，这时也可以从屏上光强的变化看到经过1/4波片后的光为线偏振光。其振动面与=时的振动面垂直。(4)

取为除00和900外的其他值，观察转动P2时屏上光强的变化，其结果与椭圆偏振光对应。特别是当=450时，P2转动时屏上光强几乎不变，这便是圆偏振光对应的状态。

【注意事项】

1、实验中各元件不能用手摸，实验完毕后按规定位置放置好。2、不要让激光束直接照射或反射到人眼内。

【数据记录及处理】

表1马吕斯定律验证实验P1与P2偏振化方向夹角光电流的读数I（）实验I/I0理论I/I0=cos2第一次第二次第三次00

1.00300

0.75450

0.50600

0.25900

0.00

表2玻璃折射率的测定与计算次数玻璃平板的角位置布儒斯特角玻璃折射率n=tg光垂直入射时反射光消光时

１

２

３

【思考题】

1．

偏振光的获得方法有哪几种？2．

通过起偏和检偏的观测，你应当怎样判别自然光和偏振光？3．

什么是