光的偏振特性研究

合集下载

光的偏振研究实验报告

光的偏振研究实验报告

光的偏振研究实验报告光的偏振研究实验报告引言:光是一种电磁波,它的波动方向可以在空间中任意方向上振动。

然而,当光经过特定的材料或通过特定的装置时,它的振动方向会受到限制,这就是光的偏振现象。

光的偏振研究对于理解光的性质和应用具有重要意义。

本实验旨在通过实验方法研究光的偏振现象。

实验一:偏振片的特性实验一旨在研究偏振片的特性。

我们使用了一块线性偏振片和一个光源。

首先,我们将光源放置在一个固定位置,并将线性偏振片放在光源前方。

然后,我们旋转线性偏振片,观察光的强度变化。

实验结果显示,当线性偏振片的振动方向与光的振动方向垂直时,光的强度最小;而当线性偏振片的振动方向与光的振动方向平行时,光的强度最大。

这表明线性偏振片可以限制光的振动方向。

实验二:双折射现象实验二旨在研究双折射现象。

我们使用了一块双折射晶体和一个光源。

首先,我们将光源放置在一个固定位置,并将双折射晶体放在光源前方。

然后,我们观察光通过双折射晶体后的变化。

实验结果显示,当光通过双折射晶体时,光线会分为两束,分别沿着不同的方向传播。

这表明双折射晶体可以将光分解为两个不同的振动方向。

实验三:偏振光的旋转实验三旨在研究偏振光的旋转现象。

我们使用了一个旋转的偏振片、一个光源和一个偏振光旋转仪。

首先,我们将光源放置在一个固定位置,并将旋转的偏振片放在光源前方。

然后,我们通过偏振光旋转仪观察光的旋转现象。

实验结果显示,当旋转的偏振片的旋转角度改变时,光的振动方向也会相应改变。

这表明偏振光的旋转角度与偏振片的旋转角度有关。

实验四:马吕斯定律实验四旨在验证马吕斯定律。

我们使用了一个光源、一个偏振片和一个检偏器。

首先,我们将光源放置在一个固定位置,并将偏振片放在光源前方。

然后,我们在光源后方放置一个检偏器,并旋转检偏器的角度。

实验结果显示,当检偏器的角度与偏振片的角度相同时,光的强度最大;而当检偏器的角度与偏振片的角度垂直时,光的强度最小。

这验证了马吕斯定律,即光通过偏振片后,只有与偏振片相同方向的光能通过检偏器。

光的偏振偏振光的实验研究

光的偏振偏振光的实验研究

光的偏振偏振光的实验研究光的偏振是指光波的振动方向只在特定平面内进行的现象。

而偏振光则是指只在一个特定方向上振动的光波。

在光学领域中,对光的偏振进行研究对于理解光的性质和应用有着重要的意义。

本文将探讨光的偏振以及偏振光的实验研究。

一、光的偏振的原理光是由电磁波组成的,而电磁波包括电场和磁场的振动。

在垂直方向上,光波的电场和磁场都是垂直于传播方向的。

然而,在光的传播过程中,如果对光波的电场进行了特定方向的约束,那么光波的电场就会以特定的方向进行振动,这就是光的偏振现象。

光的偏振可以通过多种方式实现,其中最常见的方式是通过偏振片。

偏振片是由具有一定特性的材料制成的光学元件,能够选择性地阻止某些方向的光波通过,只允许特定方向的光波通过。

常见的偏振片有线性偏振片和圆偏振片。

二、实验研究光的偏振的方法1. 偏振片实验进行偏振实验的基本方法是使用两块偏振片。

首先,将两块偏振片的方向调整为平行,这样光线就可以通过。

然后,逐渐旋转一块偏振片,观察光的强度变化。

当两块偏振片的方向垂直时,光线将完全被阻挡,无法通过。

通过这个实验,我们可以观察到光的偏振现象,并且可以确定光的偏振方向和光的强度随偏振片方向变化的关系。

2. 波片实验波片是另一种常用的用于研究光的偏振的实验工具。

波片可以将线偏振光转化为圆偏振光或者将圆偏振光转化为线偏振光。

在波片实验中,首先,将线偏振光通过一块线偏振片,将其转化为线偏振光。

然后,将转化后的线偏振光通过一块波片,观察光的偏振状态的变化。

根据波片的不同性质,光的偏振状态可能会改变。

通过这个实验,我们可以研究光的偏振状态的变化规律以及波片对光的偏振的影响。

三、光的偏振在实际应用中的意义光的偏振在许多领域中都有着重要的应用,如光学通信、液晶显示、偏振镜等。

举个例子,在液晶显示技术中,通过控制偏振态使得液晶分子的取向发生变化,进而可以对光的透射进行调节,实现图像的显示。

此外,光的偏振还可以用于解析光束中的信息。

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。

光的偏振现的研究

光的偏振现的研究

光的偏振现的研究光的偏振现象是光波振动方向在特定方向上发生的现象。

光波是由电磁场和磁场通过空间传播而形成的,其振动方向决定了光的偏振特性。

光的偏振现象在物理学和光学领域中具有重要的应用和研究价值。

本文将对光的偏振现象进行研究,包括偏振介绍、发现历史、产生原因、检测方法以及应用领域等方面。

首先,我们来介绍一下光的偏振。

光波的振动方向决定了其偏振特性。

一般情况下,光波振动在平面上是各向同性的,这种光称为非偏振光或自然光。

而当光波振动在其中一平面上,形成特定的光波偏振状态时,则称为偏振光。

光的偏振现象最早于19世纪初被观察到。

法国科学家马来斯·马尔斯特在1808年通过实验证明了光的偏振性。

他利用一对介质极薄的偏振片将非偏振光转换成偏振光,然后再经过另一对偏振片,观察到了光的强度变化。

这项实验成果被认为是首次观察到了光的偏振现象。

光的偏振现象是由光波的自然特性所决定的。

光波是由电场和磁场组成的,其振动方向决定了光的偏振特性。

当光波的电场和磁场振动方向垂直于光的传播方向时,称为横向电磁波或s波。

而当电场和磁场振动方向与光的传播方向相同或相反时,称为纵向电磁波或p波。

根据电磁场的相位差和振幅差,还可以将光分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光等不同类型。

光的偏振性可以通过多种方法来检测和测量。

最常用的方法是通过偏振片或偏振镜来检测光的偏振状态。

偏振片是一种特殊的材料,它可以选择性地透过或者阻挡特定方向的光波振动。

通过旋转偏振片的方向,我们可以改变透过的光的偏振状态。

光的偏振现象在许多科学和工程领域中具有重要的应用价值。

在光学领域,偏振现象被广泛应用于光学仪器、摄影、照明和显示技术等方面。

例如,在液晶显示器中,利用液晶分子对光的偏振状态的响应来实现对光的控制和调节,从而实现显示效果。

此外,在生物医学领域中,偏振现象也被用于显微镜成像以及检测细胞和组织中的结构和功能。

总之,光的偏振现象作为一种重要的光学现象,对于我们理解光的性质和应用具有重要的意义。

偏振光的研究_实验报告

偏振光的研究_实验报告

一、实验目的1. 观察光的偏振现象,加深对光的偏振性质的认识。

2. 学习并掌握偏振光的产生、传播、检测和调控方法。

3. 理解马吕斯定律及其在实际应用中的意义。

4. 掌握使用偏振片、波片等光学元件进行偏振光实验的基本技能。

二、实验原理1. 光的偏振性质:光是一种电磁波,具有横波性质。

在光的传播过程中,光矢量的振动方向相对于传播方向可以保持不变(线偏振光)、绕传播方向旋转(圆偏振光)或呈现椭圆轨迹(椭圆偏振光)。

2. 偏振光的产生:自然光通过偏振片后,可以产生线偏振光。

当自然光入射到某些光学各向异性介质(如偏振片、波片等)时,由于不同方向的光矢量分量在介质中的折射率不同,从而导致光矢量振动方向发生偏转,形成偏振光。

3. 马吕斯定律:当一束完全线偏振光通过一个偏振片时,透射光的光强与入射光的光强和偏振片透振方向与入射光光矢量振动方向的夹角θ之间的关系为:\( I = I_0 \cdot \cos^2\theta \),其中\( I \)为透射光的光强,\( I_0 \)为入射光的光强。

三、实验仪器与设备1. 自然光源(如激光器)2. 偏振片(两块)3. 波片(1/4波片、1/2波片)4. 光具座5. 光屏6. 光电探测器7. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 观察线偏振光:将自然光源发出的光通过偏振片,观察光屏上的光斑。

然后逐渐旋转偏振片,观察光斑的变化,验证马吕斯定律。

2. 观察圆偏振光:将1/4波片放置在偏振片和光屏之间,使1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角为45°。

观察光屏上的光斑,验证圆偏振光的产生。

3. 观察椭圆偏振光:将1/4波片的光轴与偏振片的透振方向夹角调整为22.5°,观察光屏上的光斑,验证椭圆偏振光的产生。

4. 测量偏振片透振方向:利用光电探测器测量偏振片的透振方向,并与理论计算值进行比较。

5. 分析实验数据:使用数据采集与分析软件对实验数据进行处理,分析偏振光的特性,验证实验原理。

光的偏振 实验报告

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。

偏振光特性的研究实验报告

偏振光特性的研究实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除偏振光特性的研究实验报告篇一:偏振光的研究实验报告偏振光的研究班级:物理实验班21学号:2120909006姓名:黄忠政光的偏振现象是波动光学的一种重要现象,它的发现证实了光是横波,即光的振动垂直于它的传播方向。

光的偏振性质在光学计量、光弹技术、薄膜技术等领域有着重要的应用。

一.实验目的:1.了解产生和检验偏振光的原理和方法;2.了解各种偏振片和波片的作用。

二.实验装置;计算机,格兰陵镜,1/2、1/4波片,调节支架,光电接系统,激光器。

三.实验原理:1.偏振光的概念和基本规律(1)偏振光的种类光波是一种电磁波,根据电磁学理论,光波的矢量e、磁矢量h和光的传播方向三者相互垂直,所以光是横波。

通常人们用电矢量e代表光的振动方向,而电矢量e和光的传播方向所构成的平面称为光波的振动面。

普通光源发出的光是由大量原子或分子的自发辐射所产生的,它们所发射的光的电矢量在各个方向振动的几率相同,称为自然光。

电矢量的振动方向始终沿某一确定方向的光,称为线偏振光或平面偏振光。

若电矢量在各个方向都振动,但在某个固定方向占绝对优势,这种光称为部分偏振光,电矢量的末端在垂直于光传播方向的任一平面内做椭圆(或圆)运动的光,称为椭圆(或圆)偏振光。

各种偏振光的电矢量e如图1所示,注意光的传播方向垂直于纸面。

(2)偏振光、波片和偏振光的产生通常的光源都是自然光,研究光的偏振性质,必须采用一些物理方法将自然光变成偏振光,这一转变过程称为起偏,获得线偏振光的器件称为起偏器。

线偏振光可用人造偏振片获得,如:某些有机化合物晶体具有二向色性,用这些材料制成的偏振片,能吸收某一方向振动的光,与此方向垂直振动的光则能通过,从而产生线偏振光;还可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆;利用晶体的双折射特性起偏的尼科尔棱镜等。

椭圆偏振光、圆偏振光可用波片来产生,将双折射晶体割成光轴与表面平行的晶片,就制成波片了。

当波长为λ线偏振光垂直入射到厚度为d波片时,线偏振光在此波片中分成o光和e光,二者的电矢量e分别垂直于和平行于光轴,它们的传播方向相同,但在波片中的传播速度v0、ve却不同。

光的偏振现象解析

光的偏振现象解析

光的偏振现象解析光的偏振现象是指光波在传播过程中的振动方向与传播方向有关,可以被分为线偏振、圆偏振和无偏振三种类型。

这些现象在光学、电磁学等领域具有重要的应用价值。

本文将对光的偏振现象进行深入分析,并介绍相关的实验方法和应用。

一、偏振光的特性偏振光是指在某一特定方向上振动的光波,其振动方向与波的传播方向垂直。

线偏振光的振动方向呈直线,圆偏振光的振动方向绕着传播方向旋转,而无偏振光则是在所有方向上都振动。

1.1 偏振片的原理偏振片是实现偏振光分析和利用的重要器件。

其工作原理是利用介质的吸收和透射特性来选择特定方向的光波。

通过交叉叠加两个偏振片,可以实现对光的完全消光或透振。

1.2 偏振光的产生方式偏振光可以通过自然光的偏振过滤、偏振器和波片等器件产生。

自然光在经过一系列反射、折射、散射等过程后,会出现特定方向的振动。

利用偏振片、偏振器和波片可以实现对光的偏振控制,从而产生偏振光。

二、偏振现象的实验方法为了观察和研究光的偏振现象,科学家们发展了多种实验方法和技术手段。

以下列举几种常见的实验方法:2.1 通过偏振片观察现象将偏振片与光源或光波进行组合,通过观察透过偏振片的光强变化来判断光的偏振状态。

这种方法简单易行,适合初学者体验和理解偏振现象。

2.2 干涉法利用光的干涉现象可以对光波的偏振进行测量和分析。

通过干涉条纹的变化来判断光的偏振状态和振动方向。

2.3 偏振分析仪偏振分析仪是一种专门用于观测和测量偏振现象的仪器。

通过精密的光学设计和测量手段,可以确定光的偏振状态和振动方向。

三、偏振现象的应用光的偏振现象在科学研究、光学仪器以及生产制造等领域有广泛的应用。

3.1 偏振滤光器偏振滤光器可以用于减少自然光的强度,过滤掉特定偏振方向上的光波,从而实现光的选择传输。

3.2 光通信偏振光在光通信中起到重要的作用,由于其振动方向稳定,可以提高光信号的传输质量和可靠性。

3.3 光学显微镜光学显微镜利用偏振现象来增强样品的对比度和显示细节。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

实验7 光的偏振特性研究光的干涉衍射现象揭示了光的波动性,但是还不能说明光波是纵波还是横波。

而光的偏振现象清楚地显示其振动方向与传播方向垂直,说明光是横波。

1808年法国物理学家马吕斯(Malus,1775—1812)研究双折射时发现折射的两束光在两个互相垂直的平面上偏振。

此后又有布儒斯特(Brewster,1781—1868)定律和色偏振等一些新发现。

光的偏振有别于光的其它性质,人的感觉器官不能感觉偏振的存在。

光的偏振使人们对光的传播规律(反射、折射、吸收和散射)有了新的认识。

本实验通过对偏振光的观察、分析和测量,加深对光的偏振基本规律的认识和理解。

偏振光的应用很广泛,从立体电影、晶体性质研究到光学计量、光弹、薄膜、光通信、实验应力分析等技术领域都有巧妙的应用。

一、实验目的1. 观察光的偏振现象,了解偏振光的产生方法和检验方法。

2. 了解波片的作用和用1/4波片产生椭圆和圆偏振光及其检验方法。

3. 通过布儒斯特角的测定,测得玻璃的折射率。

4. 验证马吕斯定律。

二、实验原理1. 自然光和偏振光光是一种电磁波,电磁波中的电矢量E就是光波的振动矢量,称作光矢量。

通常,光源发出的光波,其电矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则的取向。

在与传播方向垂直的平面内,光矢量可能有各种各样的振动状态,被称为光的偏振态。

光的振动方向和传播方向所组成的平面称为振动面。

按照光矢量振动的不同状态,通常把光波分为自然光、部分偏振光、线偏振光(平面偏振光)、圆偏振光和椭圆偏振光五种形式。

如果光矢量的方向是任意的,且在各方向上光矢量大小的时间平均值是相等的,这种光称为自然光。

自然光通过介质的反射、折射、吸收和散射后,光波的电矢量的振动在某个方向具有相对优势,而使其分布对传播方向不再对称。

具有这种取向特征的光,统称为偏振光。

偏振光可分为部分偏振光、线偏振光(平面偏振光)、圆偏振光和椭圆偏振光。

如果光矢量可以采取任何方向,但不同方向的振幅不同,某一方向振动的振幅最强,而与该方向垂直的方向振动最弱,这种光为部分偏振光。

如果光矢量的振动限于某一固定方向,则这种光称为线偏振光或平面偏振光。

如果光矢量的大小和方向随时间作有规律的变化,且光矢量的末端在垂直于传播方向的平面内的轨迹是椭圆,则称为椭圆偏振光;如果是圆则称为圆偏振光。

将自然光变成偏振光的过程称为起偏,用于起偏的装置称为起偏器;鉴别光的偏振状态的过程称为检偏,它所使用的装置称为检偏器。

实际上,起偏器和检偏器是可以通用的。

本实验所用的起偏器和检偏器均为分子型薄膜偏振片。

2.线偏振光的产生产生线偏振光的方法有反射产生偏振、多次折射产生偏振、双折射产生偏振和选择性吸收产生偏振等。

(1)反射产生偏振与布儒斯特定律当自然光入射到各向同性的两种介质(如空气和玻璃)分界面时,反射光和透射(折射)光一般为部分偏振光。

若改变入射角,则反射光的偏振程度也随之改变。

设两介质的折射率分别为1n 和2n ,可以证明,当入射角为某一特定值p ψ21tan p n n ψ= (1) 时,反射光变为线偏振光,其振动面垂直于入射面,平行于入射面振动的光反射率为零,而透射光为部分偏振光,如图1所示,其中“”表示振动面垂直于入射面的线偏振光,短线“-”表示振动面平行于入射面的线偏振光,圆圈和短线的数量表示偏振程度。

式(1)称为布儒斯特定律,p ψ为布儒斯特角,或称起偏振角。

根据光反射的这一特性,就可用调节入射角的方法获得线偏振光,也可以通过测量p ψ来计算折射率2n 。

例如,通过测量激光束从空气射向玻璃表面反射时的布儒斯特角p ψ可以测定玻璃相对空气的折射率。

(2)透射产生偏振当光波的入射角为布儒斯特角时,虽然反射光为线偏振光,但反射率很低(如空气和玻璃界面,反射光强约为入射光强的8%)。

对折射光而言,平行于入射面的振动分量全部透过界面,而垂直于入射面的振动分量仅一小部分被反射,大部分也透过了界面,所以透射光只是偏振化程度不高的部分偏振光。

如果自然光以p ψ入射到重叠的互相平行的玻璃片堆上,则经过多次折射,最后从玻璃片堆透射出来的光一般是部分偏振光。

如果玻璃片数目足够多时,则透射光也变为线偏振光,其振动面平行于入射面。

(3)晶体双折射产生偏振当一束光射入各向异性的晶体时,产生折射率不同的两束光的现象称为双折射现象。

当 图1 用玻璃片产生反射全偏振光光垂直于晶体表面入射而产生双折射现象时,如果将晶体绕光的入射方向慢慢转动,按原入射方向传播的那一束光方向不变,这一束折射光的方向满足折射定律,称为寻常光(o 光),它在介质中传播时,各个方向的速度相同。

另一束折射光线随着晶体的转动绕前一束光旋转,可见此光束不满足折射定律,它在各向异性介质内的速度随方向而变,称为非寻常光(e 光)。

在一些双折射晶体中,有一个或几个方向,o 光和e 光的传播速度相同,这个方向称为晶体的光轴。

光线在晶体内沿光轴传播时,不发生双折射,垂直于光轴传播时,e 光和o 光沿同一方向传播不再分离,但传播速度仍是不同。

光轴和光线构成的平面称为主截面。

o 光和e 光都是线偏振光,但其振动方向不同。

o 光电矢量振动方向垂直于自己的主截面,e 光的电矢量振动方向在自己的主截面内,o 光和e 光电矢量互相垂直。

利用晶体的双折射现象,可以做成复合棱镜,使其中一束折射光偏离原来的传播方向而得到线偏振光。

实验中采用格兰棱镜做成的偏振器,用以产生或检验线偏振光。

(4)二向色性产生偏振与偏振片有些晶体材料对自然光在其内部产生的偏振分量具有选择吸收作用,即对一种振动方向的线偏振光吸收强烈,而对与这一振动方向垂直的线偏振光吸收较少,这种现象称做二向色性。

例如,电气石天然晶体(铝硼硅酸盐)仅需约1mm 的厚度,就能将寻常光完全吸收,只透过非寻常光,即获得线偏振光。

偏振片是人工制造的具有二向色性的膜片。

每个偏振片的最易透过电场分量的方向叫做透振方向,也称偏振化方向。

即当光波穿过它时,平行于透振方向振动的光容易透过,垂直于透振方向振动的光则被吸收,从而获得线偏振光。

因此,自然光通过偏振片后,透射光基本上成为电矢量的振动方向与偏振化方向平行的线偏振光。

利用这类材料制成的偏振片可获得较大截面积的偏振光束,但由于吸收不完全,所得的偏振光只能达到一定的偏振度。

实验室常用偏振片得到偏振光。

偏振片既可以用作起偏器又可以作为检偏器。

3.马吕斯定律如果自然光通过起偏器后变成强度为I 0的线偏振光,再通过一个理想检偏器后,成为强度为I 的线偏振光,其透射光的强度为I = I 0 cos 2θ (2)此式称为马吕斯定律。

其中θ为起偏器与检偏器两个透振方向之间的夹角,改变θ角可以改变透过检偏器的光强。

根据马吕斯定律,线偏振光透过检偏器的光强随偏振面和检偏器的偏振化方向之间夹角θ将发生周期性变化。

当θ为0或π时,透射光强度最大;而当θ为2π或32π时,透射光强度为零,即当检偏器转动一周会出现两次消光现象。

如用普通偏振片做检偏器,则需引入透射系数k ,式(2)可改为I =kI 0 cos 2θ (3) 显然,当以光的传播方向为轴旋转检偏器时,每转900透射光强将交替出现极大和消光位置。

如果部分偏振光或椭圆偏振光通过检偏器,当旋转检偏器时,虽然透射光强每隔900也从极大变为极小,再由极小变为极大,但无消光位置。

而圆偏振光通过检偏器,当旋转检偏器时,透射光强则无变化。

4.椭圆偏振光和圆偏振光的产生若使线偏振光垂直射入厚度为d 的晶体中,发生双折射现象。

设晶体对o 光和e 光的折射率分别为0n 和e n ,则通过晶体后两束光的光程差为()o e n n dδ=- (4)经过晶体后,其位相差为 2()o e n n d πϕλ∆=- (5)其中λ是光在真空中的波长。

如果以平行光轴方向为x 坐标,垂直方向为y 坐标,由晶片出射后的o 光和e 光的振动可以用两个互相垂直、同频率、有固定位相差的简谐振动方程式表示:sin e x A t ω= (6)sin()o y A t ωϕ=+∆ (7)两式联立消去t ,可得合振动方程:222222cos()sin ()e o e ox y xy A A A A ϕϕ+-∆=∆ (8) 一般来说,此式为椭圆方程,合振动矢量的端点轨迹,一般是椭圆,因此称为椭圆偏振光。

决定椭圆形的因素是入射光的振动方向与光轴的夹角α和晶片的厚度d 。

但是,当2k ϕπ∆= (k =1,2,3,…)或(21)k ϕπ∆=+ (k =0,1,2,…) (9) 时,式(8)变为直线方程e o A x y A =或e o A x y A =- (10) 代表两个不同方向振动的线偏振光。

而当(21)2k πϕ∆=+(k =0,1,2,…) (11)时,光程差 ()o e n n d δ=-(21)4k λ=+ (12)式(8)成为正椭圆方程。

当o 45=α时,o e A A =合振动就是圆偏振光。

把双折射晶体沿光轴切割成平行平板,平板表面平行于光轴,这就是晶片。

能使振动互相垂直的两束线偏振光产生一定位相差的晶片叫做波片。

选定晶体后,对于某一波长的单色光,ϕ∆只取决于波片的厚度。

波片是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向截下的薄片,它可以改变偏振光的偏振态。

(1) 当2k ϕπ∆=(k =1,2,3,…)时,光程差()o e n n d δ=-k λ=或o e k d n n λ=-,即这样的晶片能使o 光和e 光产生k λ的光程差,称为全波片(或λ波片)。

此时由式(8)可得直线方程,表示合振动为线偏振光(与入射线偏振光方向平行)。

(2) 当(21)k ϕπ∆=+(k =0,1,2,…)时,则光程差()o e n n d δ=-(21)2k λ=+。

此时晶片的厚度可使o 光和e 光产生(21)2k λ+光程差,称为二分之一波片(或2λ波片)由式(8)得直线方程,表示合振动仍为线偏振光(但与入射光的振动方向有2α的夹角)。

(3) 当2/)12(πϕ+=∆k (k =0,1,2,…)时,则光程差()o e n n d δ=-(21)4k λ=+,此时晶片的厚度可是o 光和e 光产生(21)4k λ+光程差,称为四分之一波片(或4λ波片)由式(8)得到正椭圆方程。

表示合振动为正椭圆偏振光。

4λ波片主要用于产生或检验椭圆偏振光和圆偏振光。

对于线偏振光垂直射入4λ波片时,且振动方向与波片光轴成α角时,合成的光偏振状态还有以下几种情况 ① 当0=α时,0=o A 可得到振动方向平行于光轴的线偏振光。

② 当2πα=时,0e A =可得到振动方向垂直于光轴的线偏振光。

③ 当4πα=时,o e A A =可得到圆偏振光。

④ 当α为其它值时,e o A A ≠经4λ波片透出的光为椭圆偏振光。

相关文档
最新文档