偏振光分析实验.ppt

1、偏振光分析,光学实验,实验目的 1、观察光的偏振现象, 加深对理论知识的理解。 2、了解产生和检验偏振光的原理和方法及使用的元件。,实验仪器 氦氖激光器 偏振片(2片) 1/4波片 波片 激光功率指示仪 支架若干,实验原理,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。,（2）部分偏振光,在某一方向振动占优势的光称为部分偏振光.,（1） 自然光,振动在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，而且没有一个方向占优势的光称为自然光。,自然光的表示

2、法,部分偏振光的表示法,一、几种光,（3）线偏振光或平面偏振光,只在某一固定方向振动的光称为线偏振光或平面偏振光。,线偏振光的表示方法,光波电矢量随时间作有规则的改变，且电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈圆形或椭圆形的光为圆或椭圆偏振光.它们都可以看作是两个振动面相互垂直的、有一定相位差的线偏振光的叠加。,(4）圆偏振光和椭圆偏振光,二、线偏振光的产生,由折射定律,和布儒斯特定律,反射光就变为振动方向垂直于入射面的完全偏振光。而折射光仍为部分偏振光。,称为布儒斯特角,布儒斯特定律,可以证明：当入射角等于ib时，反射光和折射光相互垂直。即：,利用玻璃片堆可产生较强的反射偏振光。,理论实验

3、表明：反射所获得的线偏光仅占入射自然光总能量的7.4%，而约占85%的垂直分量和全部平行分量都折射到玻璃中。,为了获得强度较大的线偏振光，可采用玻璃片堆的办法。一束自然光以起偏角56.30入射到20层平板玻璃上，,在玻璃片下表面处的反射，其入射33.70也正是光从玻璃射向空气的起偏振角，所以反射光仍是垂直于入射面振动的偏振光。如图：,起偏示意图：,自然光I0,偏振化方向 (透光方向),（2）偏振片产生线偏振光,产生偏振光的光学器件称为起偏器。常见的起偏器：偏振片,偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向或透振方向），而吸收与其垂直振动的光。,检

4、偏:检验偏振光的偏振程度,偏振片也可作为检偏器.,P1的透振方向,P2的透 振方向,三、平面偏振光通过检偏器后光强的变化,透过检偏器（P2）的光强为 I2=I1cos2马吕斯定律,当取02，即当检偏器转动一周时会出现两次消光，两次光强极大现象。,波片：是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向切下的薄片,四. 圆偏振光和椭圆偏振光的产生,若线偏振光垂直入射波片， o 光和e 光的传播方向相同；且其振动面与波片的光轴夹角为时，则在波片内入射光就分解为振动方向互为垂直的两束平面偏振光，称为o 光和e 光.,二、当 时，晶体称为半波片。如果入射线偏振光的振动面与半波片光轴的交角为，则从波片透射出的光仍为平面

5、偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过2角。,一、当 时，晶体称为1/4波片。,1、验证马吕斯定律,使N1N2正交(900)，记录功率计上的示值，将检偏器N2每转100记录一次，直至转动900为止。,实验内容与步骤,2. 线偏振光通过/2波长时的现象：,1.使起偏器和检偏器处于正交（即处于消光现象时），插入/2波长，使消光（思考：起偏器透振方向与波片光轴方向的夹角是多少），再转动检偏器记录检偏器处于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度时激光功率计的计数，得出什么规律。 2.使起偏器和检偏器处于正交（即处于消光现象时），插入/2波长，使消光，

6、再将转15度，破坏其消光。转动检偏器至消光位置，并记录检偏器所转动的角度。依次使/2波长总转角为45，60，75，90度，转动检偏器至消光位置，并记录检偏器所转动的角度。 从上面实验数据得出什么规律。,3. 用/4波长片产生圆偏振光和椭圆偏振光,按图使与起偏器和检偏器正交，用/4波长片代替/2波长片，转动/4波片使消光（思考：起偏器透振方向与波片光轴的夹角是多少？）。,再将/4波片转动15度，再转动检偏器记录检偏器处于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度时激光功率计的计数，你认为这时从/4波片出来光的偏振状态是怎样？ 依将/4波片转动总角度为30度，45度，60度，75度，90度，每次将转动检偏器记录检偏器处于0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330度时激光功率计的计数，你认为这时从/4波片出来光的偏振状态各是怎样？,注意事项,激光器需预热半小时； 调节各光学元件的等高共轴； 实验前，调节激光光线成水平； 注意偏振片、波片竖直放置,激光正入射且通过元件中心； 若