偏振光现象的观察和分析
偏振光现象的观察和分析

偏振光现象的观察和分析偏振光的观察可以通过一些特定的实验装置来实现。
例如,可以使用偏振片和分析器来检测光的偏振状态。
偏振片是一种光学元件,它能够选择性地通过振动方向与特定方向相同的光,而将其他方向的光消除或减弱。
这样,当光通过偏振片时,只有特定方向的光能通过,其他方向的光被过滤掉了。
而分析器是另一种偏振片,在实验中用于检测偏振光。
当通过偏振片的光到达分析器时,如果它们的振动方向相同,那么光将能够通过分析器,我们可以观察到透过分析器的光强度。
如果它们的振动方向不同,那么光将被分析器阻止通过,我们将观察不到通过分析器的光。
通过使用偏振片和分析器的实验装置,可以进行一系列的观察和分析。
首先,我们可以通过调整偏振片和分析器之间的相对角度来观察最大和最小光强的变化。
当振动方向相同时,光强度最大,当振动方向垂直时,光强度最小。
通过这一观察结果,我们可以得出结论,光强度与振动方向之间存在关联。
其次,我们可以观察光的偏振状态的改变。
例如,可以用线性偏振光源辐射出一个固定方向的偏振光,然后通过一系列的偏振片和分析器来调整光的偏振状态。
通过观察光在不同偏振状态下的传播特性,我们可以了解光的偏振性质以及不同偏振状态下光的行为差异。
除了观察外,我们还可以进一步分析偏振光的性质。
例如,通过使用偏振片和分析器,我们可以测量通过透过分析器的光强度,并进一步计算出偏振光的偏振度。
偏振度是一种度量光偏振状态的物理量,它可以用来描述光的偏振程度。
对于完全偏振的光来说,其偏振度为1,而对于完全偏振的光来说,其偏振度为0。
此外,偏振光的观察和分析还可以应用于实际生活中的一些领域。
例如,在电子显示技术中,液晶显示器使用偏振器和光调制器来控制光的偏振状态,从而实现图像的显示和切换。
在光通信中,偏振光也被广泛应用于光纤传输和光信号处理中,以提高传输速率和信号质量。
总之,偏振光现象的观察和分析可以帮助我们更深入地了解光的性质和行为。
通过观察光的光强度变化以及偏振状态的改变,我们可以探索光的偏振性质和对其进行分析。
光的偏振 实验报告

光的偏振实验报告一、实验目的1、观察光的偏振现象,加深对光的偏振特性的理解。
2、掌握偏振片的起偏和检偏原理,学会用马吕斯定律测量偏振光的强度。
3、了解反射光和折射光的偏振特性,以及布鲁斯特角的概念。
二、实验原理1、光的偏振态光是一种电磁波,其电场矢量和磁场矢量相互垂直且都垂直于光的传播方向。
一般情况下,光的电场矢量在垂直于光传播方向的平面内是各个方向都有的,这种光称为自然光。
如果光的电场矢量只在某一固定方向上振动,则称为线偏振光。
还有部分偏振光和椭圆偏振光等偏振态。
2、偏振片偏振片是一种只允许某一方向振动的光通过的光学元件。
当自然光通过偏振片时,只有与偏振片透振方向相同的光振动能够通过,从而变成线偏振光,这个过程称为起偏。
当线偏振光通过偏振片时,透过光的强度取决于线偏振光的振动方向与偏振片透振方向之间的夹角,这个过程称为检偏。
3、马吕斯定律当一束强度为 I₀的线偏振光通过检偏器后,其强度 I 随检偏器透振方向与线偏振光振动方向夹角θ 的余弦平方成正比,即 I = I₀cos²θ,这就是马吕斯定律。
4、反射光和折射光的偏振当自然光在两种介质的分界面上反射和折射时,反射光和折射光一般都是部分偏振光。
当入射角等于布鲁斯特角时,反射光成为完全偏振光,其振动方向垂直于入射面,折射光仍为部分偏振光。
三、实验仪器偏振片、激光光源、光功率计、玻璃砖、旋转台等。
四、实验步骤1、观察激光通过偏振片的现象打开激光光源,让激光束垂直照射在偏振片上,旋转偏振片,观察透过偏振片的光强变化。
可以看到,当偏振片的透振方向与激光的振动方向平行时,光强最强;当两者垂直时,光强最弱,几乎为零。
2、验证马吕斯定律将两个偏振片分别安装在旋转台上,使激光依次通过两个偏振片。
固定第一个偏振片的透振方向,旋转第二个偏振片,每隔 10°测量一次透过第二个偏振片的光功率,并记录数据。
根据测量数据,计算光强 I 与cos²θ 的关系,验证马吕斯定律。
光的偏振现象的解释与实验

光的偏振现象的解释与实验光的偏振现象是光学中重要的研究内容之一。
它关注光波在传播过程中振动方向的变化。
具体而言,光的偏振是指光波中电场矢量的方向,在特定的空间位置和时间上发生改变的现象。
在本文中,将详细介绍光的偏振现象的解释以及通过实验来观察和验证这一现象。
一、光的偏振现象的解释光的偏振现象可以通过光的电磁性质来解释。
根据麦克斯韦方程组,光波是由电场和磁场交替变化而形成的。
而在偏振现象中,我们主要关注光波的电场矢量的方向变化。
光波会沿着一定的传播方向传播,而其电场矢量可以振动的方向却不是随意的,在某些情况下会有特定的取向。
这种特定的电场矢量振动方向就是偏振态。
根据光波的振动方向,可以将光分为线偏振光、圆偏振光和无偏振光等。
线偏振光是指电场矢量沿着一条直线方向振动的光。
可以通过特定的装置,例如偏振片,来筛选出线偏振光。
圆偏振光是指电场矢量在传播过程中呈现出旋转的方式。
无偏振光则是电场矢量在各个方向均匀分布的光。
二、实验观察光的偏振现象要观察和验证光的偏振现象,我们可以进行光的偏振实验。
下面介绍两种常见的实验方法。
1. 马吕斯交叉实验马吕斯交叉实验是一种常见的观察光的偏振现象的实验方法。
它利用了两个偏振片的相对方向和角度来筛选线偏振光。
具体实验步骤如下:首先,将两个偏振片(偏振片A和偏振片B)相互垂直放置。
然后,将偏振片A对准光源,使光通过偏振片A后成为线偏振光。
接着,将偏振片B放置在观察屏幕上方。
当两个偏振片的方向相同时,即平行放置,可以观察到明亮的光斑。
当两个偏振片的方向垂直时,即交叉放置,可以观察到暗淡的光斑。
这一实验结果表明,当两个偏振片的方向一致时,光可以通过;当两个偏振片的方向垂直时,光无法通过。
从而验证了光的偏振现象存在。
2. 旋转偏振片实验旋转偏振片实验也是一种常用的方法来观察和验证光的偏振现象。
这种方法通过改变偏振片的旋转角度,来观察光的透过程度的变化。
具体实验步骤如下:首先,准备一个光源和一个偏振片。
偏振光分析实验报告

一、实验目的1. 观察光的偏振现象,加深对光的偏振现象的认识。
2. 学习直线偏振光的产生与检验方法,了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生与检验方法。
3. 掌握1/4波片、1/2波片等光学元件的作用及使用方法。
4. 验证马吕斯定律,加深对光的偏振理论的理解。
二、实验原理1. 光的偏振现象:光是一种电磁波,其电矢量在垂直于传播方向的平面上振动。
当光波的电矢量振动方向固定时,光称为线偏振光;当电矢量振动方向随时间作有规律的变化时,光称为圆偏振光或椭圆偏振光。
2. 偏振光的产生与检验:利用偏振片、波片等光学元件可以产生和检验偏振光。
偏振片可以使自然光变为线偏振光,波片可以改变光的偏振状态。
3. 马吕斯定律:当一束线偏振光通过一个偏振片时,出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系满足马吕斯定律。
三、实验仪器1. He-Ne激光器2. 光具座3. 偏振片(两块)4. 1/4波片(两块)5. 1/2波片(两块)6. 玻璃平板及刻度盘7. 白屏四、实验步骤1. 将激光器发出的光束通过偏振片P1,得到线偏振光。
2. 将线偏振光通过1/4波片B1,得到圆偏振光。
3. 将圆偏振光通过1/2波片B2,观察出射光的偏振状态。
4. 将线偏振光通过1/4波片B1,得到椭圆偏振光。
5. 将椭圆偏振光通过1/2波片B2,观察出射光的偏振状态。
6. 重复以上步骤,改变偏振片P1和波片B1、B2的相对位置,观察出射光的偏振状态。
7. 根据马吕斯定律,计算并验证出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系。
五、实验结果与分析1. 观察到当线偏振光通过1/4波片B1时,出射光变为圆偏振光;当圆偏振光通过1/2波片B2时,出射光变为线偏振光。
2. 观察到当线偏振光通过1/4波片B1时,出射光变为椭圆偏振光;当椭圆偏振光通过1/2波片B2时,出射光变为线偏振光。
3. 根据马吕斯定律,计算并验证出射光的强度与入射光强度、入射光与偏振片的夹角之间的关系。
实验六偏振光的观测与分析

实验六偏振光的观测与分析引言:偏振光是一种特殊的光,它的电场在振动方向上只有一个方向。
偏振光的观测与分析在光学实验中十分重要,可以用来研究光的传播和相互作用。
本实验旨在通过观察和分析偏振光的特性,探究光的偏振现象及其在光学中的应用。
实验过程:1. 准备工作:将实验所需仪器和材料准备齐全,包括偏振光源、偏振片、定标尺、平面镜、倾斜角度调节装置等。
2. 实验装置搭建:将偏振光源放置在实验台上,与一组偏振片相连,并通过倾斜角度调节装置将光线投射到平面镜上,再经过第二组偏振片最后观察。
3. 观察光强的变化:在第二组偏振片上,逐渐改变两组偏振片之间的角度差,仔细观察光线通过第二组偏振片后的光强变化情况。
4. 记录实验数据:将观察到的光强变化情况以及角度差记录下来,方便后续的数据分析。
5. 分析光的偏振状态:根据实验数据分析得到的光强变化规律,判断光的偏振状态。
比如,当两组偏振片之间的角度差为90°时,通过观察到的最大的光强变化可以判断光的振动方向。
6. 数据处理:将实验数据进行处理,并绘制出相应的图表,以更直观地表示光的偏振状态和规律。
7. 拓展实验:可以进一步观察不同类型的偏振片对光的偏振状态的影响,以及探究光的偏振与介质的相关性等。
实验原理:1. 光的电场矢量:光的电场在空间中的分布状态可以用电场矢量表示。
如果电场矢量在振动方向上只有一个方向,那么光就是偏振光。
2. 偏振片:偏振片是用来筛选偏振光的光学元件,它具有特殊的结构和材料,可以选择性地传递或者吸收特定方向的偏振光,将其他方向的光过滤掉。
3. 马吕斯定律:马吕斯定律描述了光通过两组偏振片的情况。
根据马吕斯定律,当两组偏振片的振动方向垂直时,透射光最弱;当两组偏振片的振动方向平行时,透射光最强。
4. 相位差和光强的关系:对于偏振光,相位差的变化会直接影响透射光的光强。
当两组偏振片的振动方向相差90°时,透射光的光强变化最为显著。
偏振光的观察与研究实验报告数据(精选10篇)

偏振光的观察与研究实验报告数据偏振光指的是只在一个平面上振动的光,它的传播方式与普通光有所不同。
由于其具有特殊的偏振状态,因此可以在各个领域中发挥重要作用。
在本次实验中,我们对偏振光的观察与研究进行了探究。
一、实验目的1. 学习偏振光的概念及其传播方式。
2. 观察线偏振器和波片对偏振光的影响。
3. 研究偏振光的干涉现象。
二、实验仪器及材料1. 两个偏光片2. 一块玻璃板3. 一块亚克力板4. 一束激光光源5. 一个手机屏幕三、实验步骤1. 将一块玻璃板和一块亚克力板插入两个偏光片之间,调整偏光片的方向,观察得到的光的强度变化。
2. 将一个偏光片放置在激光器前,记录得到的光的强度值,并将其称为“I”。
然后将另一个偏光片放在激光光路中,并逐渐旋转它的方向。
记录得到的光的强度值,并将其称为“T”。
3. 将一个手机屏幕放置在两个偏光片之间,逐渐旋转其中一个偏光片的方向。
观察手机屏幕的显示情况。
4. 在两个偏光片之间插入一块玻璃板,然后将其中一个偏光片旋转一定的角度,并记录得到光的强度值。
四、实验结果1. 调整偏光片的方向之后,得到的光的强度会发生变化,实验表明,当两个偏光片的方向垂直时,通过的光线最弱,当两个偏光片的方向相同时,通过光线最强。
2. 在实验过程中,我们发现,当两个偏光片的方向偏离90度时,通过的光线几乎消失。
这说明当光的振动方向被偏振后,只有振动方向与偏振方向一致的光才能通过。
3. 在手机屏幕的观察实验中,我们发现当两个偏光片的方向相同时,手机屏幕显示为亮屏,而当两个偏光片的方向垂直时,手机屏幕显示为黑屏。
这说明手机屏幕与偏振光的作用原理是相似的。
4. 在偏振光的干涉实验中,我们发现,在通过玻璃板的偏振光中,存在两个方向的振动状态,这两个方向的振动状态会互相干涉,导致光线强度的变化。
五、实验结论本次实验通过观察偏振光的传播方式,观察了线偏振器和波片对偏振光的影响,以及研究了偏振光的干涉现象。
光偏振现象实验报告

一、实验目的1. 观察光的偏振现象,了解光偏振的基本规律。
2. 掌握偏振光的产生、检验及其相关光学元件的使用方法。
3. 通过实验验证马吕斯定律,加深对偏振光理论知识的理解。
二、实验原理光是一种电磁波,其电场矢量在不同方向上的振动决定了光的偏振状态。
当光波通过某些光学元件(如偏振片、波片等)时,其振动方向会发生变化,从而产生偏振光。
1. 偏振光的产生:自然光通过偏振片后,由于偏振片的透光方向限制,光波振动方向被限定在一个特定的平面上,从而产生线偏振光。
2. 偏振光的检验:通过偏振片观察线偏振光,可以看到明暗交替的现象,这种现象称为消光现象。
当偏振片的透光方向与线偏振光的振动方向垂直时,光无法通过偏振片,产生消光现象。
3. 马吕斯定律:当线偏振光通过第二个偏振片(检偏器)时,光强与两个偏振片透光方向夹角的余弦平方成正比。
即 I = I₀ cos²θ,其中 I₀为入射光强,θ 为两个偏振片透光方向的夹角。
三、实验仪器与材料1. 自然光源(如太阳光、激光等)2. 偏振片(两片)3. 波片(1/2波片、1/4波片)4. 支架5. 铁夹6. 光具座7. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将自然光源放置在光具座上,调整光源方向,使其垂直于光具座。
2. 将第一片偏振片固定在支架上,使其透光方向与光源方向垂直。
3. 将第二片偏振片固定在支架上,调整其透光方向与第一片偏振片透光方向的夹角。
4. 观察通过第一片偏振片后的光,可以看到明暗交替的现象,即消光现象。
5. 调整第二片偏振片的透光方向,使其与第一片偏振片透光方向重合,观察光强。
6. 改变第二片偏振片的透光方向,记录不同夹角下的光强。
7. 将波片(1/2波片、1/4波片)插入第一片偏振片与第二片偏振片之间,观察光强变化。
8. 重复步骤6和7,记录不同波片插入后的光强变化。
五、实验结果与分析1. 通过第一片偏振片后的光产生消光现象,说明自然光经过偏振片后成为线偏振光。
偏振现象的观察与分析实验报告

偏振现象的观察与分析实验报告偏振现象是光学中一个非常重要的现象,它在生活和科研中都有着广泛的应用。
本次实验旨在通过观察和分析偏振现象,深入理解偏振光的特性和规律。
实验仪器和材料:1. 偏振片。
2. 偏振光源。
3. 旋转台。
4. 偏振光检测仪。
实验步骤:1. 将偏振光源放置在实验台上,并打开电源,使其发出偏振光。
2. 在偏振光源和旋转台之间放置偏振片,调整偏振片的方向,使其与偏振光源的偏振方向垂直。
3. 将偏振光检测仪放置在偏振片的后方,观察偏振光通过偏振片后的光强变化情况。
4. 通过旋转台旋转偏振片,观察偏振光通过偏振片后的光强变化规律。
实验结果:在实验中观察到,当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时,偏振光通过偏振片后的光强最小;而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时,偏振光通过偏振片后的光强最大。
通过旋转偏振片,可以发现光强会随着偏振片旋转角度的变化而周期性地发生变化。
实验分析:这一现象的产生可以通过偏振片的工作原理来解释。
偏振片是一种能够选择性地吸收某一方向光振动分量的光学元件,当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向垂直时,偏振片完全吸收了偏振光的振动分量,导致通过偏振片后的光强最小;而当偏振片的方向与偏振光源的偏振方向平行时,偏振片不吸收偏振光的振动分量,通过偏振片后的光强最大。
结论:通过本次实验,我们深入理解了偏振现象的特性和规律。
偏振现象在光学和光电领域有着重要的应用,例如偏振片在液晶显示器中的应用等。
同时,对偏振现象的深入理解也为进一步的光学研究奠定了基础。
在今后的学习和科研中,我们将进一步探索偏振现象的原理和应用,为光学领域的发展贡献自己的一份力量。
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偏振光现象的观察和分析引言:光的偏振现象有法国工程师马吕斯首先发现。
对光偏振现象的研究清楚地显示了光的横波性,加深了人们对光传播规律的认识。
近年来光的偏振特性在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光、光电子器件中都有广泛应用。
本实验利用偏振片和1/4波片观察光的偏振现象,并分析和研究各种偏振光。
从而了解1/4波片和1/2波片的作用及应用,加深对光偏振性质的认识。
实验原理1、 偏振光的种类。
光可按光适量的不同振动状态分为五类:(1)线偏振光 (2)自然光 (3)部分偏振光(4)园偏振光 (5)椭圆偏振光使自然光变成偏振光的装置称为起偏器,用来检验偏振光的装置称为检偏器。
2、 线偏振光的产生。
(1)反射和折射产生偏振自然光以 i B =arc tan n 的入射角从空气入射至折射率为n 的介质表面上时,反射光为线偏振光。
以 i B 入射到一叠平行玻璃堆上的自然光,透射出来后也为线偏振光。
(2)偏振片。
利用某些晶体的二向色性可使通过他的自然光变成线偏振光。
(3)双折射产生偏振。
自然光入射到双折射晶体后,出射的o 光和e 光都为线偏振光。
3、 波晶片4、 线偏振光通过各种波片后偏振态的改变。
在光波的波面中取一直角坐标系,将电矢量E 分解为两个分量E X 和E y ,他们频率相同都为ω,设E y 相对E X 的相位差为∆φ,即有E X =A x cos ωt (2)E y =A y cos(ωt +∆φ) (3)由(2)、(3)两式得,对于一般情况,两垂直振动的合成为: e 轴O 轴 θ 光轴图 1E x2 A x2+ E y2A y2−2 E x2 E y2A x2A y2cos∆φ=sin2∆φ(4)注意对于线偏振光通过波片的情况∆φ取决于o光和e光入射时的相位差和由波晶片引起的相位差δ之和;而 E X为线偏振光振幅E在o轴的分量, E y为e轴的分量。
从上面垂直振动合成的一般情况出发可以得出以下结论:(1)线偏振光的振动方向与波片的光轴夹角为θ或π/2,或者通过1/2波片仍为线偏振光。
(2)线偏振光通过1/4波片后可能产生线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光,这取决于入射光振动方向和光轴夹角θ。
5、偏振光的鉴别。
线偏振光:转动检偏器会出现“消光”现象。
自然光与圆偏振光:转动检偏器出射光强保持不变。
但圆偏振光通过1/4波片转化为线偏振光,而自然光则不会,再加上检偏器即可鉴别自然光与圆偏振光。
椭圆偏振光与部分偏振光:转动检偏器出射光强出现极大和极小值,但不会“消光”。
用1/4波片可把托椭圆偏振光转化为线偏振光,而部分偏振光则不会,再加上检偏器即可鉴别自然光与圆偏振光。
实验内容及装置1、打开实验装置,调节光电接收器的位置和角度,使激光正入射到光电接收器上。
2、在光具座上放入起偏器和检偏器A,旋转检偏器A,当光功率计示数最小时记录此时的消光位置A0。
3、在起偏器和检偏器中间放入1/4波片C1,转动波片C1,当光功率计示数最小时记录此时的消光位置C1(0)。
4、转动1/4波片,每转动15°记录A旋转360°观察到的现象,直到1/4波片转到90°。
5、取下C1,放上另一个1/4波片C2,同样记录C2的“消光”位置C2(0)。
6、根据测得的两个1/4波片的“消光”位置,把两个1/4波片组合为1/2波片。
若同时旋转两个1/4波片θ角度,出射的偏振光振动方向旋转2θ,则组合正确。
若没有出现上述现象,则应把其中一个旋转90°后在组合。
7、把组合好的1/2波片放在起偏器和检偏器中间,转动1/2波片,每转动15°记录A转到“消光”时的位置A’,A’- A0即为出射光振动方向转过的角度。
8、在两块偏振片中放入一块透明三角尺,在其中一块偏振片后观察出射光的现象。
9、观察玻璃和书的反射光在通过一块偏振片后的现象。
装置:1、半导体激光器,发出激光波长为650nm,配有3V专用直流电源。
2、两个直径为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)3、两个直径为2cm的1/4波片。
(注意:转盘上的0读数位置不一定是1/4波片得快轴或慢轴位置)4、带光电接收器的数字式光功率计。
量程分为2mW和200μW挡。
5、光具座。
6、遮光罩。
图为偏振光装置原理图半导体激光器实验结果1、起偏器位置固定后,偏振片A的“消光”位置A0=165°,本底光功率P0=1.3μw。
放入1/4波片后,“消光”位置C1(0)=143°。
2、1/4波片的作用。
表1 旋转1/4波片不同角度所观察的现象3、1/2波片的作用。
(1)另一个1/4波片“消光”位置C2(0)=251°。
(2)组合好1/2波片后,转动A到消光位置,转动1/2波片,每旋转90°出现一次消光,旋转360°一共出现4次消光。
(3)转动1/2波片任意角度,转动A可看到2次消光。
(4)表2 旋转1/2波片不同角度所得偏振光转过角度5、 用两块偏振片观察透明三角尺可看到彩色条纹,旋转后一个偏振片彩色条纹的颜色和位置发生变化。
6、 用偏振片观察玻璃和书的反射光时,旋转偏振片360°,光强出现两次极大和极小。
分析与讨论1、 在研究1/4波片作用的实验中,转动波片到消光位置时,此位置应为波片e 轴或o 轴的位置。
转动波片θ角度,则对应的光轴和入射光的夹角为θ或π2−θ。
假设起初波片e 轴和入射光振动方向相同,则夹角取θ。
于是偏振光进入1/4波片后可分解为:o 光E o =E sin θ和e 光E e =E cos θ。
波片会引起o 光与e 光 π2的相位差。
因此,当θ=k 2π时出射光的光强不变仍为E ,且振动方向沿着o 轴或e 轴。
当θ=k 2π+π4 时E o =E e 且他们的相位差δ=π2,所以出射光应为圆偏振光。
当θ取其他角度时,由(4)式可得,出射光为椭圆偏振光,且当检偏器与椭圆长轴相对时为光强极大的位置,检偏器与椭圆短轴相对时为光强极小的位置。
旋转检偏器一周会出现两次极大和极小值。
实验现象均与上述讨论相符合。
而θ=π4时,之所以光强没有恒定,仍然出现极大和极小值的原因,我认为可能是波晶片对于o 光和e 光的吸收程度不一样,即通过波晶片后E o =E o ′,E e =E e ′。
虽然入射时E o =E e ,但出射时E o ′≠E e ′。
因此出射光的合成仍未椭圆偏振光,但是接近于圆偏振。
2、在研究1/2波片作用的实验中,入射光通过波片后会引起o 光与e 光 π 的相位差。
如图2所示: 当入射光与光轴的夹角为θ时,同样它可分解为:o 光E o =E sin θ和e 光E e =E cos θ。
出射的o 光与e 光相差π的相位时,合成的出射 光与入射光相对于光轴对称。
因此,当光轴旋转Θ角(实验中即1/2波片旋转θ角)时,出射光应相对于入射光旋转2θ。
实验所得现象和上述分析一致。
因此可知1/2波片主要可以改变线偏振光的振动方向或者是椭圆偏振光的长轴方向,而无法改变偏振的类型。
3、实验中用两片偏振片观察到透明三角尺呈现彩色条纹,这是偏振光透过各向异性材料引起光的干涉的结果。
由于光透过各向异性材料后,出射的e 光和o 光具有一定的相位差,因此在一定条件下可观察到由e 光和o 光相互干涉所形成的条纹。
对于透明三角尺,它由塑料材料构成,在制造过程中,若经过很好的退火,是各向异性的。
若退火不好,就会有些局部应力“凝固”在里边。
内应力会产生一定程度的各向异性,从而产生双折射。
即在有内应力的介质中,n e ≠n o ,它与应力的分布有关,因此不同位置因n e 与n o 的不同产生出有差别的干涉条纹。
又因为自然光为连续光谱,所以产生彩色的条纹。
因为干涉条纹与两个偏振片与材料的夹角有关系,因此旋转偏振片,干涉条纹的位置和颜色也将发生变化。
同时由于应力愈集中的地方,各向异性愈强,所以在实验中观察到手捏住三角尺的地方条纹很密,即应力越大的地方条纹越密。
4、用偏振片观察物体反射光时,旋转偏振片可看到物体的亮度有变化,亮度存在极大和极小值。
这是由于入射光可分解为平行于入射面的P 分量(振幅为E p )和垂直于入射面的S 分量(振幅为E S ),他们在反射过程中的振动是相互独立的。
而对于P 分量和S 分量各自的反射而言存在下述关系:E P ′=tan(i 1−i 2)tan(i 1+i 2)E P (5) E S ′=sin(i 1−i 2)sin(i 1+i 2)E S(6) 可以看出P 分量和S 分量在反射过后振幅大小不再一样。
因此,自然光经反射过后形成部分偏振光。
因此可以观察到光强的极大和极小。
由(5)式可得,对于特殊情况,当入射角 i 1= i B =arc tan n 2n 1 时,P 分量的反射率为0,这是只有S 分量。
因此这时将得到线偏振光,同时将观察到反射光存在“消光”现象。
思考题1、 如何利用布儒斯特角的原理,确定一块偏振片的透光位置。
取一块已知折射率n 的材料,用自然光以 i B =arc tan n 入射,用一个偏振片观察反射光,找到偏振位置,则旋转90°即为透光轴位置。
e oθ θ 图 22、什么叫波片的快轴和慢轴?与光轴有什么关系?在o光与e光在波片中传播速度不一样,他们分别对应o轴与e轴。
传播速度快的光对应的轴称为快轴,传播速度慢的光对应的轴称为慢轴。
一般波片中,光轴平行于e轴,光轴同e轴同为快轴或慢轴。
3、在本实验中,是否需要确切知道波片的快轴和慢轴?不需要,因为实验是定性讨论,快轴和慢轴不影响实验结果。
4、实验时为什么必须使入射光与波片平行?因为若入射光不平行,则o光与e光在波片中会发生折射,他们出射时会各自偏离不同角度,无法在出射时合成得到想要的偏振光。
5、请指出用于偏振光实验的激光器在结构上有什么特点?有一块布氏窗以布儒斯特角放置,这样可使出射的激光为线偏振光。
其余思考题结果均在实验过程和讨论中给出。
实验结论1、1/4波片可使线偏振光转变为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光,这取决于入射光振动方向和光轴的夹角。
2、1/2波片可改变线偏振光的振动方向或者是椭圆偏振光振动的长轴方向,但无法改变偏振光振动的类型。
入射光与光轴夹角为θ时,经过1/2波片出射光与入射光夹角为2θ。
3、用偏振片可观察到透明三角尺中的残存内应力。
4、自然光的反射光线一般为部分偏振光,极少数以布儒斯特角入射的自然光的反射光为线偏振光。