光的偏振特性研究
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。
研究光的偏振性质对光的强度和方向的影响
汇报人：XX 2024-01-17
目 录
• 引言 • 光的偏振性质基本理论 • 光的强度和方向受偏振性质影响实验设计 • 实验结果分析与讨论 • 光的偏振性质在实际应用中的价值 • 结论与展望
01
引言
光的偏振性质简介
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即电场强度矢量E和磁场强度矢量H）仅在某一确定方向上 有分量，而在与该方向垂直的方向上光矢量没有分量或分量很小，这种现象称为光的偏振 。
发展光学技术
偏振光在光学技术中有着广泛的应用，如液晶显示、光学通信、光学测
量等领域。研究光的偏振性质有助于推动光学技术的发展和创新。
03
拓展应用领域
随着对偏振光研究的深入，人们发现其在生物医学、材料科学、环境科
学等领域也有着潜在的应用价值。因此，研究光的偏振性质有助于拓展
其应用领域并推动相关学科的发展。
偏振光的散射
光在物质中传播时，会与物质中的粒子发生相互作用，导 致光的传播方向发生改变，这种现象被称为散射。散射过 程中，光的偏振态也会发生变化。
03
光的强度和方向受偏 振性质影响实验设计
实验原理及装置
偏振光原理
光波是横波，其振动方向垂直于传播方向。当光通过某些物 质时，其振动方向会受到限制，形成偏振光。偏振光具有特 定的振动方向，可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
偏振光的分类
根据光矢量在传播过程中保持方向不变的特性，偏振光可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆 偏振光。
偏振光的表示方法
通常采用琼斯矢量法和斯托克斯参量法来描述偏振光的性质。
研究目的和意义
01
揭示光的本质
通过研究光的偏振性质，可以深入了解光波的传播特性和光与物质相互
光的偏振现象的实验研究
光的偏振现象的实验研究摘要：本文从理论上介绍了自然光、线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等的概念；以及产生、鉴别这几种偏振光的方法；介绍了1/2，1/4玻片的定义和1/2，1/4玻片的光学特性；以及研究1/2，1/4玻片光学特性实验过程，实验结果和实验现象分析。
然后由实验验证马吕斯定律，以及测反射光为线偏振光时的入射角，即测量布儒斯特角。
关键词：波片；马吕斯定律；布儒斯特角；分析引言偏振是横波的重要标志，光波属于横波。
在光学学习过程中，干涉、衍射、偏振都是波动光学的主要内容。
本文将从理论和实验两方面对光偏振问题做出分析，主要内容包括：用实验来研究波片的光学性质，对马吕斯定律的验证以及布儒斯特角的测量。
以光偏振在日常生活中的应用结尾，理论与实践相结合，加深对光的偏振现象的理解，拓宽对光学领域的认识。
1光偏振现象的基本理论1.1偏振的基本概念光是一种电磁波,电磁波是横波。
光波是电磁波,因此,光波的传播方向就是电磁波的传播方向。
光波中的电振动矢量E和磁振动矢量H都与传播速度v垂直，因此光波是横波，它具有偏振性。
而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。
振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。
具有偏振性的光则称为偏振光。
偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。
按照其性质,偏振光又可分为平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。
如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，若轨迹在传播过程中为一直线，故又称线偏振光。
如果光波电矢量随时间作有规则地改变，即电矢量末端轨迹在垂直于传播方向的平面上呈圆形或椭圆形,则称为圆偏振光或椭圆偏振光。
如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势,这种偏振光就称为部分偏振光。
光的偏振实验方法总结
光的偏振实验方法总结光的偏振是指光波在传播过程中的振动方向。
而光的偏振实验方法是一种用来研究光的偏振性质的实验手段。
本文将对常见的光的偏振实验方法进行总结和介绍。
I. 光的偏振现象简介在探讨光的偏振实验方法之前，我们首先需要了解光的偏振现象。
光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和非偏振光。
线偏振光是指光波振动方向只存在于一个平面内，而圆偏振光则是指振动方向按照圆周轨迹运动。
非偏振光则是指振动方向在各个方向上都有。
II. 光的偏振实验方法1. 波片法波片法是一种常见且重要的光的偏振实验方法。
其原理基于光的偏振现象，通过使用不同的波片，可以改变光波的偏振状态。
常见的波片有半波片和四分之一波片。
在实验中，我们可以通过旋转波片来改变光波的振动方向，从而实现光的偏振状态的调节和观察。
2. 偏振片法偏振片法是另一种常用的光的偏振实验方法。
它利用了具有特定光学性质的偏振片，可以选择性地透过或吸收特定方向上的光振动。
实验中，可以通过叠加两个偏振片，并调节它们之间的夹角，来观察光的偏振状态的变化。
3. 布儒斯特角测量法布儒斯特角测量法是一种利用光的偏振现象进行测量的方法。
根据布儒斯特定律，当入射光的折射角等于特定角度时，反射光变为全反射。
通过测量布儒斯特角，可以得到光的折射率以及光的偏振性质。
4. 双折射法双折射法是一种利用物质的双折射性质研究光的偏振现象的实验方法。
当光波通过具有双折射性质的物质时，会分离成两个不同方向振动的光波。
通过观察双折射晶体中不同方向光振动的现象，可以推测光的偏振状态。
5. 泽尼克斯板法泽尼克斯板是一种特殊的偏振装置，通过它可以产生特定的偏振状态。
在泽尼克斯板实验中，通过选择不同的泽尼克斯板以及旋转它们的方向，可以观察到光的偏振状态的变化。
III. 光的偏振实验的应用光的偏振实验方法在科学研究和实际应用中具有广泛的应用价值。
以下为一些常见应用领域：1. 光学仪器：光的偏振实验方法可以帮助设计和制造光学仪器，如偏振镜、偏振滤波器等。
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。
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
光的偏振特性—布儒斯特角的测量实验
光的偏振特性指的是光在传播过程传播特性中的一种现象，即当特定光栅棱镜作用于特性波时，该光的方向会产生一定的变化。
研究光的偏振特性的一种方法是通过测量布儒斯特角来了解。
布儒斯特角又称偏振角，是一种极其重要的分辨率技术，其用于感兴趣材料和成分斑驳状态、反射和折射率之间的关系，以及材料及成分的散射和发射属性；它把特定波限制在一定的方向，并能把摩擦从材料中区分出来。
布儒斯特角的测量实验可以探究光在传播方向上的变化，便于深入理解光的偏振特性。
实验中，先准备一个光分解仪，它由一条平行光栅光栅、一个全息片、和一个定向挡板组成，安装好后，在全息片和定向挡板中间放置布儒斯特角转动轴，并分别在0度和90度位置做标记，以用于测量布儒斯特角。
接下来，将准备好的光分解仪安装到光源上，这里可以采用平衡调制器模拟均衡的偏振信号，或者采用偏振激光仪，它所产生的信号是未均衡的偏振信号。
然后，将光源定位到球面反射器上，重复对偏振光的朝向进行测量，在全息片和定向挡板的0度和90度位置，记录下各自所观测到的强度值，再结合所用的计算方法，可以通过计算得到本次实验中布儒斯特角的值，来得出实验结论。
通过上述方式，可以得到布儒斯特角随特性波在光栅传播方向上的变化规律，以及偏振特性是怎样改变的，而这些知识对深入理解偏振特性具有至关重要的作用。
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光信息技术实验七光的偏振特性研究实验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Malus1775—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Brewster1781—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。
光信息技术实验七光的偏振特性研究 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 21tanpnn 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 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信息技术实验七光的偏振特性研究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I0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 I0 cos2 2 此式称为马吕斯定律。
其中为起偏器与检偏器两个透振方向之间的夹角改变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将发生周期性变化。
当为0或π时透射光强度最大而当为2或32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 kI0 cos2 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光信息技术实验七光的偏振特性研究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en则通过晶体后两束光的光程差为oennd 4 经过晶体后其位相差为2oennd 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sinexAt 6 sinoyAt 7 两式联立消去t可得合振动方程222222cossineoeoxyxyAAAA 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 k123 (21)k012… 9 时式8变为直线方程eoAxyA或eoAxyA 10 代表两个不同方向振动的线偏振光。
而当212kk012… 11 时光程差oennd214k 12 式8成为正椭圆方程。
当o45时oeAA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信息技术实验七光的偏振特性研究光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2kk123…时光程差oenndk或oekdnn即这样的晶片能使o光和e光产生k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21kk012…时则光程差oennd212k。
此时晶片的厚度可使o光和e光产生212k光程差称为二分之一波片或2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2/12kk012…时则光程差oennd214k此时晶片的厚度可是o光和e光产生214k光程差称为四分之一波片或4波片由式8得到正椭圆方程。
表示合振动为正椭圆偏振光。
4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4波片时且振动方向与波片光轴成角时合成的光偏振状态还有以下几种情况①当0时0oA可得到振动方向平行于光轴的线偏振光。
②当2时0eA可得到振动方向垂直于光轴的线偏振光。
③当4时oeAA可得到圆偏振光。
④当为其它值时eoAA经4波片透出的光为椭圆偏振光。
图2 偏振光实验仪结构示意光信息技术实验七光的偏振特性研究 1—涂黑反射镜2—旋转载物台3—玻璃堆4—白屏5—半导体激光器及调整架6—白炽灯7—旋光管8—偏振片组9—半波片10—1/4波片11—聚光镜12—光电接收器13—检流计数显箱14—导轨平台15—二维磁力滑座16—一维磁力滑座三、实验仪器WZP-1型偏振光实验仪。
1. 仪器简介WZP-1型偏振光实验仪由导轨平台、磁力滑座、光源、偏振部件、光电接收单元和聚光镜及白屏观察实验现象组成图2为其结构示意图。
导轨带有导向凸台并附有标尺实验时根据需要选择部件并将磁力滑座的基准面靠入导轨凸台旋转磁力滑座可进行升降调节使系统达到同轴。
2. 使用方法在导轨平台上靠近两端各放置光源及光电接收器检流计数显箱后面板有两排插孔上面两孔接插硅光电池旁边的换档开关向上拨到光电池档。
先对激光器调焦把接收器换成白屏轻旋激光器上调焦镜观察白屏上光斑最小约23mm即可。
撤掉白屏换上接收器如图3。
利用激光器调整架调节光束发射角度与二维磁力滑座联调使光信号进入接收器二维滑座为光电接收器专用。
在光路中放置一偏振片调到0°轻旋半导体激光头使检流计数值较大半导体激光在水平和垂直两个方向上发散角的差值较大这两方向的光能量也有差别。