光偏振实验
光的偏振实验方法

光的偏振实验方法光的偏振是光学中的重要现象,它涉及到光的传播方向和振动方向的关系。
为了研究和观察光的偏振现象,科学家们开发了许多实验方法。
本文将介绍一些常用的光的偏振实验方法。
一、马吕斯交叉法马吕斯交叉法是一种简单而直观的光的偏振实验方法。
所需装置包括一个偏振镜和一对交叉的光栅。
实验步骤:1. 将光栅放置在光路中,使光通过光栅后形成一对交叉的图案。
2. 调整偏振镜的角度,观察图案的变化。
3. 当偏振镜与光栅之间的角度达到一定条件时,图案将呈现出清晰的波纹状。
通过观察图案的变化,我们可以判断光的偏振性质以及偏振方向。
二、尼古拉斯法尼古拉斯法是一种利用偏振片的实验方法,可以用来测量光的振动方向。
实验步骤:1. 准备一对偏振片,将它们的传递轴垂直放置。
2. 将待测光线通过第一个偏振片,使其只能通过一个方向的振动。
3. 调整第二个偏振片的角度,观察透过第二个偏振片的光的强度变化。
4. 当第二个偏振片的传递轴与第一个偏振片之间的夹角为90°时,光的强度将最小。
通过调整第二个偏振片的角度,我们可以确定光的振动方向。
三、双折射和波片法双折射和波片法是一种通过使用双折射晶体和波片来产生和分析偏振光的实验方法。
实验步骤:1. 使用双折射晶体(如方解石)产生偏振光。
2. 将产生的偏振光通过波片(如四分之一波片或半波片)进行调整。
3. 观察光的传播方向和振动方向的变化,使用适当的检测器记录实验结果。
通过对偏振光的产生、调整和分析,我们可以研究光的偏振现象和性质。
总结:光的偏振实验方法有很多种,其中马吕斯交叉法、尼古拉斯法和双折射和波片法是常用的实验手段。
通过这些实验方法,科学家们能够观察和研究光的偏振现象,从而深入理解光的性质和行为。
对于光学研究和实际应用而言,光的偏振实验方法具有重要的意义。
注:本文介绍的实验方法仅为举例,实际实验操作应根据具体情况和实验要求进行调整。
(完整word版)光偏振实验

实验一 光偏振实验光的偏振现象是波动光学中一种重要现象,对于光的偏振现象的研究,使人们对光的传播(反射、折射、吸收和散射等)的规律有了新的认识。
特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件,偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用,在光调制器、光开关、光学计量,应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等方面都有着广泛的应用。
本实验将对光偏振的基本知识和性质进行观察、分析和研究. 【实验目的】1、 了解偏振光的种类。
着重了解和掌握线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的产生及检验方法2、 了解和掌握1/4波片的作用及应用.3、 了解和掌握1/2波片的作用及应用。
4、 验证马吕斯定律【实验原理】 1、偏振光的种类光是电磁波,它的电矢量E 和磁矢量H 相互垂直,且又垂直于光的传播方向,通常用电矢量代表光矢量,并将光矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面,按光矢量的不同振动状态,可以把光分为五种偏振态:如矢量沿着一个固定方向振动,称线偏振光或平面偏振光;如在垂直于传播方向内,光矢量的方向是任意的,且各个方向的振幅相等,则称为自然光;如果有的方向光矢量振幅较大,有的方向振幅较小,则称为部分偏振光;如果光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆,则分别称为圆偏振光或椭圆偏振光。
2、线偏振光的产生 1)反射和折射产生偏振根据布儒斯特定律,当自然光以n i b arctan 的入射角从空气或真空入射至折射率为n 的介质表面上时,其反射光为完全的线偏振光,振动面垂直于入射面;而透射光为部分偏振光.b i 称为布儒斯特角。
如果自然光以b i 入射到一叠平行玻璃片堆上,则经过多次反射和折射,最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光。
2)偏振片它是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的,当自然光通过这种偏振片后,光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收,光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过,因此透射光基本上为线偏振光. 3、波晶片波晶片简称波片,它通常是一块光轴平行于表面的单轴晶片。
光的偏振实验了解光的偏振现象

光的偏振实验了解光的偏振现象光的偏振现象是光波在传播过程中振动方向的定义。
通常,光的波动是沿着垂直于传播方向的所有方向均匀地振动。
然而,在某些情况下,光的振动方向可以被约束在一个特定的方向上,这就是光的偏振现象。
为了进一步了解光的偏振现象,我们可以进行实验来观察和研究光的偏振行为。
以下将介绍几种常见的光的偏振实验方法。
一、马吕斯法马吕斯法是最早用来研究光的偏振的实验方法之一。
该方法利用偏光镜和分析片的组合,可以将线偏振光转换成圆偏振光或者反之。
通过调节偏光镜和分析片的相对角度,我们可以观察到转换前后光的强度的变化,从而研究光的偏振现象。
二、振动起偏器法振动起偏器法是通过使用起偏器和分析器来观察光的偏振现象。
起偏器是一个偏振镜,可以限制光只能在一个特定方向上振动。
当通过起偏器的偏振光再经过分析器时,根据分析器的角度调节,我们可以观察到光的强度的变化,从而探究光的偏振特性。
三、双折射现象双折射是光线通过一些特殊的材料时产生的光的偏振现象。
常见的双折射材料包括石英晶体和冰晶石等。
通过将光线通过这些材料,我们可以观察到光线被分成两束具有不同振动方向的光线,这种现象被称为光的双折射。
通过测量这两束光线的振动方向,可以研究光的偏振现象。
四、干涉法干涉法是一种通过干涉现象来研究光的偏振特性的方法。
通过使用光路调节器和干涉仪,我们可以观察到在特定条件下,不同偏振方向的光线在干涉仪中产生干涉条纹。
通过分析和测量这些干涉条纹,可以获得有关光的偏振性质的有用信息。
通过以上的实验方法,我们可以更加深入地了解光的偏振现象。
这些实验方法不仅帮助我们理解光的振动方式,还在许多领域中有着重要的应用,如光学通信、显微镜下的观察等。
总结光的偏振现象是光学中非常重要的一个概念。
通过实验方法,我们可以对光的偏振行为有更深入的认识。
马吕斯法、振动起偏器法、双折射现象和干涉法是常用的实验方法,它们各自从不同的角度帮助我们理解光的偏振现象。
光的偏振实验马吕斯定律

光的偏振实验马吕斯定律光的偏振实验马吕斯定律光的偏振是指光波振动方向的特性。
在物理学中,马吕斯定律是描述光的偏振性质的基本定律之一。
本文将介绍光的偏振实验以及马吕斯定律的原理与应用。
一、光的偏振实验光的偏振实验是通过一系列实验来观察和测量光波在通过偏振器材料时的偏振现象。
常用的偏振实验方法包括偏振片实验、旋光仪实验等。
1. 偏振片实验偏振片是一种特殊的光学材料,可以选择允许特定振动方向的光通过。
在偏振片实验中,我们可以通过两块偏振片的组合来观察光的偏振现象。
通常,将第一块偏振片设置为偏振器,通过旋转它的角度,可以改变光波通过的偏振方向。
随后,将第二块偏振片作为分析器,用于观察通过的光的强度。
根据分析器的角度,我们可以观察到光的透射光强度的变化。
2. 旋光仪实验旋光仪是一种常用的光学仪器,用于测量物质的旋光性质。
旋光性是指物质对偏振光的旋转效应。
在旋光仪实验中,通过旋转样品槽里的物质,可以观察到经过样品后偏振光旋转的现象。
二、马吕斯定律的原理马吕斯定律是法国科学家马吕斯在1808年提出的,该定律描述了光在通过各向同性材料(无论是吸收还是反射)时的偏振性质。
根据马吕斯定律,当一束不偏振光从一个均匀各向同性介质(例如空气、玻璃等)射入时,经过该介质后的光将成为线偏振光。
具体来说,假设光波的振动方向与入射面垂直,那么经过介质后,与入射面垂直的振动方向会被选择性地减弱,而平行于入射面的振动方向则会保持不变。
马吕斯定律的实质是光的振动方向在介质中受到选择性的吸收和减弱,从而导致光的偏振现象。
三、马吕斯定律的应用马吕斯定律在生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 偏振片根据马吕斯定律的原理,偏振片可以选择性地通过特定方向的光波,使其成为偏振光。
这种特性被广泛应用于摄影、光学仪器、偏振显微镜等领域。
2. 偏振光的产生与检测马吕斯定律的原理可以通过适当的实验装置来产生和检测偏振光。
例如,通过透镜和线性偏振片的组合,可以用于研究偏振光与物质的相互作用,有助于了解材料的光学性质。
光的偏振实验

光的偏振实验光的偏振实验是一种通过研究光的振动方向来探索光的性质的方法。
在这个实验中,我们需要使用偏振器、分析器和检测器等仪器来观察并测量光的偏振状态。
本文将从物理定律,实验准备和过程以及实验的应用和其他专业性角度展开详细的解读。
一、物理定律1. 麦克斯韦方程组:麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本定律,其中包括电场和磁场的生成和相互作用规律。
在光的传播中,麦克斯韦方程组揭示了电磁波的存在和传播方式。
2. 偏振光:光的偏振是指光波中的电矢量在传播方向上的振动方向。
根据光波振动的方向不同,可以分为线偏振和圆偏振两种。
3. 偏振器和分析器:偏振器是用于过滤掉特定方向光振动的器件,常见的偏振器有偏振片、偏振镜等。
而分析器则是用于检测和分析经过偏振器筛选后的光的偏振状态。
二、实验准备和过程1. 实验所需器材:(1)激光器:用于产生高度偏振的光束。
(2)偏振片和分析片:用于选择或调整光的偏振方向。
(3)光源:可以是一个荧光灯、LED或者其他非偏振光源,用于观察光的偏振性质。
(4)光学平台和支架:用于搭建实验装置。
(5)检测器:用于测量光的强度。
2. 实验过程:(1)先将激光器使用偏振片产生一个线偏振的光束。
(2)将产生的线偏振光束通过一个旋转的分析片,观察光的强度随着旋转角度的变化。
(3)调整分析片的角度,使得光的强度最小,此时分析片的方向与光的偏振方向垂直。
(4)再次旋转分析片,观察光的强度随着旋转角度的变化。
(5)通过不同的实验操作,改变分析片的位置和角度,观察光的透射和强度的变化。
三、实验应用和其他专业性角度1. 通信领域:光的偏振性质在光纤通信中起着重要作用。
通过研究光的偏振,可以优化光纤通信系统的稳定性和传输效率。
2. 光学器件开发:对于设计和制造偏振器件、光学滤波器等光学元件时,通过光的偏振实验可以验证设计的性能和效果,并进一步优化器件的特性。
3. 光学成像:在显微镜、摄影镜头和激光打印机等设备中,光的偏振性质被广泛应用。
光偏振实验的实验报告

一、实验目的1. 观察光的偏振现象,加深对偏振光的理解。
2. 掌握偏振片和波片的工作原理。
3. 验证马吕斯定律,了解偏振光在不同角度下的光强变化。
4. 学习使用偏振光相关仪器,如偏振片、波片和分光计等。
二、实验原理光是一种电磁波,具有横波性质。
在光的传播过程中,光矢量的振动方向可以发生改变,形成偏振光。
偏振光是指光矢量的振动方向在某一特定平面内振动的光。
本实验中,我们使用偏振片和波片来观察和验证偏振光的相关现象。
偏振片可以使自然光变为线偏振光,而波片可以改变光的偏振态。
根据马吕斯定律,当线偏振光通过偏振片或波片时,其光强与偏振片或波片的透振方向与入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角有关。
三、实验仪器与用具1. 偏振片2. 波片3. 分光计4. 激光器5. 光屏6. 透明玻璃板7. 导线8. 电线夹四、实验步骤1. 将激光器发出的光通过偏振片,使光成为线偏振光。
2. 将线偏振光照射到透明玻璃板上,观察光屏上的光斑。
3. 将透明玻璃板旋转,观察光屏上的光斑变化,验证光的偏振现象。
4. 在光屏上放置一个波片,调整波片的透振方向,观察光屏上的光斑变化。
5. 使用分光计测量偏振片和波片的透振方向,记录数据。
6. 根据马吕斯定律,计算不同角度下的光强,并与实验结果进行比较。
五、实验结果与分析1. 当透明玻璃板旋转时,光屏上的光斑会发生明暗交替变化,验证了光的偏振现象。
2. 当波片的透振方向与偏振片的透振方向平行时,光屏上的光斑最亮;当两者垂直时,光屏上的光斑最暗。
这符合马吕斯定律。
3. 通过分光计测量偏振片和波片的透振方向,计算不同角度下的光强,并与理论值进行比较,结果基本吻合。
六、实验结论1. 光具有偏振现象,偏振光的光矢量振动方向在某一特定平面内振动。
2. 偏振片和波片可以改变光的偏振态。
3. 马吕斯定律适用于偏振光的传播和检测。
七、实验讨论1. 本实验中,我们使用了激光器作为光源,激光器发出的光具有高度的单色性和相干性,有利于观察光的偏振现象。
光的偏振实验与分析

光的偏振实验与分析光的偏振是指光波在空间中传播时,电场矢量在某个特定方向上的偏振方式。
光的偏振实验是研究光波偏振性质的重要手段之一。
本文将介绍光的偏振实验的基本原理和分析方法。
一、实验装置与原理偏振实验中常用的装置包括偏振片、偏振镜、法布里-珀罗干涉仪等。
偏振片是根据马克斯韦方程组的解析解而研制出来的,能够选择性地吸收波矢与晶体光轴平行或垂直方向上的分量。
偏振片的作用是将自然光转为具有一定偏振方向的偏振光。
法布里-珀罗干涉仪是一种用于测量光波偏振性质和薄膜膜层厚度的仪器。
它由一个光源、两块半反射薄膜、一个分束器和一个能够旋转的分析器组成。
当光波经过半反射薄膜时,会产生相干光波的干涉,干涉光通过分束器分成两束,分别经过两个光程不同的路径。
二、实验步骤1. 准备实验装置:包括光源、偏振片、偏振镜、法布里-珀罗干涉仪等。
2. 调整光源:将光源调整到合适亮度,并保持稳定。
3. 调整偏振片:将偏振片插入光路中,在光源和法布里-珀罗干涉仪之间逐渐旋转,观察干涉图案的变化。
4. 调整法布里-珀罗干涉仪:调整干涉仪中的分析器,观察干涉图案的变化,获取相应的数据。
5. 分析实验数据:根据实验数据进行偏振性质的分析与计算。
三、实验结果与分析通过实验数据的收集和分析,可以得到光波的偏振方向、振幅和相位等信息。
例如,通过法布里-珀罗干涉仪测量到的干涉图案可以得到光波传播的相位变化情况,进而得到偏振方向。
四、应用领域与重要性光的偏振实验在很多领域具有重要的应用价值。
例如,在光学领域中,光的偏振实验可以用于测量材料的光学性质、研究光传播的机制等;在生物医学领域,光的偏振实验可以用于研究细胞和组织的结构、功能以及疾病的诊断和治疗等。
因此,掌握光的偏振实验的原理和方法对于推动科学研究和技术应用具有重要意义。
总结:光的偏振实验是研究光波偏振性质的一种有效手段,通过使用偏振片和法布里-珀罗干涉仪等实验装置,可以获得光波的偏振方向、振幅和相位等信息。
光的偏振实验报告-互联网类

光的偏振实验报告-互联网类关键信息项:1、实验目的2、实验原理3、实验仪器4、实验步骤5、实验数据及处理6、实验误差分析7、实验结论1、实验目的11 深入理解光的偏振现象及其特性。
12 掌握偏振片的工作原理和使用方法。
13 学会测量偏振光的相关参数,如偏振度、偏振方向等。
14 探究光的偏振在互联网通信中的应用。
2、实验原理21 光的偏振态211 自然光:在垂直于光传播方向的平面内,光矢量的振动方向在各个方向上是均匀分布的。
212 线偏振光:光矢量只在一个固定的方向上振动。
213 部分偏振光:光矢量在某一方向上的振动较强,而在与之垂直的方向上振动较弱。
22 偏振片221 偏振片是一种只允许某一方向振动的光通过的光学元件。
222 其透振方向表示允许光通过的振动方向。
23 马吕斯定律231 当一束线偏振光通过一个偏振片时,其强度 I 与入射光强度 I₀之间的关系满足马吕斯定律:I = I₀cos²θ,其中θ为入射光偏振方向与偏振片透振方向的夹角。
3、实验仪器31 光源(如激光)32 两个偏振片33 光功率计34 旋转台4、实验步骤41 搭建实验装置411 将光源固定在合适位置,使其发射的光能够水平传播。
412 在光源后依次放置第一个偏振片和第二个偏振片,并将它们安装在旋转台上,以便能够独立旋转。
413 将光功率计放置在第二个偏振片后,用于测量光的强度。
42 测量自然光的强度421 旋转第一个偏振片,使其透振方向任意。
422 记录光功率计的读数,作为自然光的强度 I₀。
43 测量线偏振光的强度431 旋转第一个偏振片,使其透振方向确定。
432 旋转第二个偏振片,从 0°到 360°,每隔一定角度(如 10°)记录光功率计的读数 I。
44 改变第一个偏振片的透振方向,重复步骤 43。
5、实验数据及处理51 以第二个偏振片的旋转角度θ为横坐标,光强度 I 为纵坐标,绘制曲线。
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实验一 光偏振实验光的偏振现象是波动光学中一种重要现象,对于光的偏振现象的研究,使人们对光的传播(反射、折射、吸收和散射等)的规律有了新的认识。
特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件,偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用,在光调制器、光开关、光学计量,应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等方面都有着广泛的应用。
本实验将对光偏振的基本知识和性质进行观察、分析和研究。
【实验目的】1、 了解偏振光的种类。
着重了解和掌握线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的产生及检验方法2、 了解和掌握1/4波片的作用及应用。
3、 了解和掌握1/2波片的作用及应用。
4、 验证马吕斯定律【实验原理】1、偏振光的种类光是电磁波,它的电矢量E 和磁矢量H 相互垂直,且又垂直于光的传播方向,通常用电矢量代表光矢量,并将光矢量和光的传播方向所构成的平面称为光的振动面,按光矢量的不同振动状态,可以把光分为五种偏振态:如矢量沿着一个固定方向振动,称线偏振光或平面偏振光;如在垂直于传播方向内,光矢量的方向是任意的,且各个方向的振幅相等,则称为自然光;如果有的方向光矢量振幅较大,有的方向振幅较小,则称为部分偏振光;如果光矢量的大小和方向随时间作周期性变化,且光矢量的末端在垂直于光传播方向的平面内的轨迹是圆或椭圆,则分别称为圆偏振光或椭圆偏振光。
2、线偏振光的产生1)反射和折射产生偏振根据布儒斯特定律,当自然光以n i b arctan 的入射角从空气或真空入射至折射率为n 的介质表面上时,其反射光为完全的线偏振光,振动面垂直于入射面;而透射光为部分偏振光。
b i 称为布儒斯特角。
如果自然光以b i 入射到一叠平行玻璃片堆上,则经过多次反射和折射,最后从玻璃片堆透射出来的光也接近于线偏振光。
2)偏振片它是利用某些有机化合物晶体的“二向色性”制成的,当自然光通过这种偏振片后,光矢量垂直于偏振片透振方向的分量几乎完全被吸收,光矢量平行于透振方向的分量几乎完全通过,因此透射光基本上为线偏振光。
3、波晶片波晶片简称波片,它通常是一块光轴平行于表面的单轴晶片。
一束平面偏振光垂直入射到波晶片后,便分解为振动方向与光轴方向平行的e 光和与光轴方向垂直的o 光两部分(如图2所示)。
这两种光在晶体内的传播方向虽然一致,但它们在晶体内传播的速度却不相同。
于是e 光和o 光通过波晶片后就产生固定的相位差δ,即l n n e )(20-=λπδ,式中λ为入射光的波长,l 为晶片的厚度,n e 和n o 分别为e 光和o 光的主折射率。
对于某种单色光,能产生相位差δ=(2k+1)π/2的波晶片,称为此单色光的1/4波片;能产生δ=(2k+1)π的晶片,称为1/2波片;能产生δ=2k π的波晶片,称为全波片。
通常波片用云母片剥离成适当厚度或用石英晶体研磨成薄片。
由于石英晶体是正晶体,其o 光比e 光的速度快,沿光轴方向振动的光(e 光)传播速度慢,故光轴称为慢轴,与之垂直的方向称为快轴。
对于负晶体制成的波片,光轴就是快轴。
图2 波晶片4、平面偏振光通过各种波片后偏振态的改变由图2可知一束振动方向与光轴成θ角的平面偏振光垂直入射到波片后,会产生振动方向相互垂直的e 光和o 光,其E 矢量大小分别为E e =Ecos θ, E o =Esin θ通过波片后,二者产生一附加相位差。
离开波片时合成波的偏振性质,决定于相位差δ和θ。
如果入射偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为0或π/2,则任何波片对它都不起作用,即从波片出射的光仍为原来的线偏振光。
而如果不为0或π/2,线偏振光通过1/2波片后,出来的也仍为线偏振光,但它振动方向将旋转2θ,即出射光和入射光的电矢量对称于光轴;线偏振光通过1/4波片后,则可能产生线偏振光、圆偏振光和长轴与光轴垂直或平行的椭圆偏振光,这取决于eθ λ 入射 光 振 动方 向 光轴 方 向 o入射线偏振光振动方向与光轴夹角θ。
5、偏振光的鉴别鉴别入射光的偏振态须借助于检偏器和1/4波片。
使入射光通过检偏器后,检测其透射光强并转动检偏器;若出现透射光强为零(称“消光”)现象,则入射光必为线偏振光;若透射光的强度没有变化,则可能为自然光或圆偏振光(或两者的混合);若转动检偏器,透射光强虽有变化但不出现消光现象,则入射光可能是椭圆偏振光或部分偏振光。
要进一步作出鉴别,则需在入射光与检偏器之间插入一块1/4波片。
若入射光是圆偏振光,则通过1/4波片后将变成线偏振光,当1/4波片的慢轴(或快轴)与被检测的椭圆偏振光的长轴或短轴平行时,透射光也为线偏振光,于是转动检偏器也会出现消光现象;否则,就是部分偏振光。
6、马吕斯定律按照马吕斯定律,强度为m I 的线偏振光通过检偏器后,透射光的强度为: φ20cos I I =。
式中,φ为入射光偏振方向与检偏器偏振轴之间的夹角,0I 为检偏器光轴与起偏器光轴平行时出射光强,m I I <0(偏振片有吸收,反射);显然,当以光线传播方向为轴转动检偏器时,透射光强度I 将发生周期性变化。
当φ=0°时,透射光强度最大;当φ=90°时,透射光强为最小值(消光状态),接近于全暗;当0°<φ<90°时,透射强度I 介于最大值和最小值之间。
因此,根据透射光强度变化的情况,可以区别线偏振光、自然光和部分偏振光。
图3表示自然光通过起偏器和检偏器的变化。
起偏器检偏器图3 自然光通过起偏器和检偏器的变化【实验仪器】半导体激光器(它发出的波长为650nm,激光器配有3V 专用直流电源)、两个固定在转盘上直径为2cm 的偏振片(注意:转盘上的0读数位置不一定是偏振轴所指方向)、两个固定在转盘上直径为2cm 的1/4波片(注意:转盘上的0读数位置不一定是1/4波片的快轴或慢轴位置)、带光电接收器的数字式光功率计(量程有2mW 和200 W 二档)、光具座、遮光罩、手电筒 接收器激光器检偏器1/4波片1/4波片起偏器【实验内容】实验采用波长为650nm 的半导体激光器,它发出的是部分偏振光,为了得到线偏振光,需要在它前面加块起偏器P 。
为了使实验现象最明显,我们要使透过起偏器P 的线偏振光光强最强,即使偏振片的偏振轴与激光最强的线偏振分量一致。
将各偏振元件按图4放好,暂时先不放波片C 和检偏器A 。
先使P 的偏振轴与激光最强的线偏振分量方向一致,这时光功率计读数最大,透过起偏器P 的线偏振光功率最大。
先使A 的偏振轴与激光的电矢量垂直,因此出现消光现象,记下偏振片A 消光时的位置读数A(0)。
然后将1/4波片C 放在A 前面,旋转C ,使再次出现消光现象,这时1/4波片的快轴与激光电矢量方向平行或垂直,记下1/4波片C 消光时位置读数C(0)1.1/4波片的作用:旋转1/4波片C ,以改变其快(或慢)轴与入射线偏振光电矢量(即偏振片P 偏振轴方向)之间夹角θ。
当θ分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°时,将A 逐渐旋转360°, 观察光强的变化情况(通过光功率计观察),记下二次最大值和最小值,并注意最大和最小值之间偏振片A是否转过约90°,并由此说明1/4波片出射光的偏振情况。
图4 验证1/4波片作用光路图2.圆、椭圆偏振光的鉴别:单用一块偏振片无法区别圆偏振光和自然光,也无法区分椭圆偏振光和部分偏振光,请设计一个实验,要求用一块1/4波片产生圆偏振光或椭圆偏振光,再用另一块1/4波片将其变成线偏振光。
(该线偏振光振动方向是否还和原来一致)记录下你的实验过程和实验结果,通过这个实验,想一想:是否可借助于1/4波片把圆偏振光和自然光分别开来,把椭圆偏振光和部分偏振光分别开来,为什么?3.1/2波片的作用(客户可以直接选配1/2波片完成此实验):1)如图4所示的装置中,在A和C分别处于A(0)和C(0)位置时,在C和A之间再插入一个1/4波片C'使C和C'组成一个1/2波片,请考虑如何实现这一要求? 2)在P和A 之间放上由C和C'组成一个1/2波片,将此波片旋转360°,能看到几次消光?请加以解释。
3)将C和C'组成的1/2波片,任意转过一个角度,破坏消光现象,再将A旋转360°,又能看到几次消光?为什么?4)改变由C和C'组成的1/2波片的快(或慢)轴与激光振动方向之间夹角θ的数值,使其分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°。
旋转A到消光位置,记录相应的角度',解释上面实验结果,并由此了解1/2波片的作用。
4、验证马吕斯定律利用连续通过两个偏振器的偏振光,调出不同强度的光强,测量检偏器出射光强I 与转角φ关系(1) 半导体激光器输出激光为部分偏振光,在其后面放起偏器,并用探测器测量经起偏器出射的光强。
当检测至最大光强时,此时起偏器光轴与部分偏振光最强方向一致。
半导体激光器 接收器 光功率计P C A起偏器 检偏器 1/4波片 1/4波片C’(2) 在起偏器与探测器间加检偏器,转动检偏器测量检偏器出射最大光强,记为I 0,应反复多测几次,求平均值0I 和检偏器读数。
(为何必须反复多测几次求平均值?)以0φ作为00角。
然后,每隔100或150,改变角度,测量由检偏器出射光强I ,用θc o s ln 为自变量,I ln 为应变量,对I ln -θcos ln 进行直线拟合,求得函数φn I I cos 0=中的n 及相关系数r,以此证明马吕斯定律。
光路图如下: 起偏器检偏器激光器接收器图5 验证马吕斯定律光路图【实验数据】(注:以下数据不作为仪器验收标准,仅供实验时参考)1.1/4波片的作用当A的偏振轴与P的偏振轴垂直时,偏振片A消光时的位置A(0)为65o,在A与P之间插入1/4波片C,旋转C到再次出现消光,C的位置C(0)为136o 旋转1/4波片C,改变其快(或慢)轴与入射的线偏振光电矢量之间夹角θ,当θ分别为15o 、30o 、45o 、60o 、75o 、90o 时,将A旋转360o ,观察光强的变化情况,发现出现二次极大和二次极小,二次极大或极小值基本相等,并且从极大到极小或从极小到极大,偏振片A都转过约90o ,由此可说明线偏振光通过1/4波片后,出射光可能为线偏振光,圆偏振光或椭圆偏振光,关键取决于θ,观察结果如下表所示。
表1 1/4波片的作用1/4波片转过的角度θA转动3600,现测到极大、极小值的光功率读数/ w光的偏振性质15° 6.3 105.5 6.6 109.7 椭圆偏振光30°24.7 90.7 23.8 90.4 椭圆偏振光45°53.6 70.1 51.3 68.5 近似圆偏振光60°29.6 89.3 28.8 88.5 椭圆偏振光75°7.7 107.4 7.3 106.1 椭圆偏振光90°0.1 115.6 0 118.6 线偏振光2.圆偏振光与自然光、椭圆偏振光与部分偏振光的鉴别单用一块偏振片无法区别圆偏振光和自然光,也无法区别椭圆偏振光和部分偏振光。