偏振光的研究報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、-. z.偏振光的研究班級(jí)：物理實(shí)驗(yàn)班21*：2120909006：黃忠政光的偏振現(xiàn)象是波動(dòng)光學(xué)的一種重要現(xiàn)象，它的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了光是橫波，即光的振動(dòng)垂直于它的傳播方向。光的偏振性質(zhì)在光學(xué)計(jì)量、光彈技術(shù)、薄膜技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私猱a(chǎn)生和檢驗(yàn)偏振光的原理和方法；了解各種偏振片和波片的作用。實(shí)驗(yàn)裝置；計(jì)算機(jī)，格*鏡，1/2、1/4波片，調(diào)節(jié)支架，光電接系統(tǒng)，激光器。實(shí)驗(yàn)原理：偏振光的概念和根本規(guī)律1偏振光的種類(lèi)光波是一種電磁波，根據(jù)電磁學(xué)理論，光波的矢量E、磁矢量H和光的傳播方向三者相互垂直，所以光是橫波。通常人們用電矢量E代表光的振動(dòng)方向，而電矢量E和光的傳播方向所構(gòu)成的平面稱(chēng)為光

2、波的振動(dòng)面。普通光源發(fā)出的光是由大量原子或分子的自發(fā)輻射所產(chǎn)生的，它們所發(fā)射的光的電矢量在各個(gè)方向振動(dòng)的幾率一樣，稱(chēng)為自然光。電矢量的振動(dòng)方向始終沿*一確定方向的光，稱(chēng)為線偏振光或平面偏振光。假設(shè)電矢量在各個(gè)方向都振動(dòng)，但在*個(gè)固定方向占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這種光稱(chēng)為局部偏振光，電矢量的末端在垂直于光傳播方向的任一平面內(nèi)做橢圓或圓運(yùn)動(dòng)的光，稱(chēng)為橢圓或圓偏振光。各種偏振光的電矢量E如圖1所示，注意光的傳播方向垂直于紙面。2偏振光、波片和偏振光的產(chǎn)生通常的光源都是自然光，研究光的偏振性質(zhì)，必須采用一些物理方法將自然光變成偏振光，這一轉(zhuǎn)變過(guò)程稱(chēng)為起偏，獲得線偏振光的器件稱(chēng)為起偏器。線偏振光可用人造偏振片獲得，

3、如：*些有機(jī)化合物晶體具有二向色性，用這些材料制成的偏振片，能吸收*一方向振動(dòng)的光，與此方向垂直振動(dòng)的光則能通過(guò)，從而產(chǎn)生線偏振光；還可以利用光的反射和折射起偏的平行玻璃片堆；利用晶體的雙折射特性起偏的尼科爾棱鏡等。橢圓偏振光、圓偏振光可用波片來(lái)產(chǎn)生，將雙折射晶體割成光軸與外表平行的晶片，就制成波片了。當(dāng)波長(zhǎng)為線偏振光垂直入射到厚度為d波片時(shí)，線偏振光在此波片中分成o光和e光，二者的電矢量E分別垂直于和平行于光軸，它們的傳播方向一樣，但在波片中的傳播速度v0、ve卻不同。如圖2所示。因此折射率n0=c/v0、ne=c/ve是不同的，于是，通過(guò)波片后，o光和e光的相位差和光程差分別為=2n0-n

4、e/,=(n0-ne)d能產(chǎn)生光程差為/2的波片稱(chēng)為/2波片或半波片，能產(chǎn)生光程差為/4的波片稱(chēng)為/4波片。從波片透射出來(lái)的o光和e光將會(huì)復(fù)合在一起，并呈現(xiàn)不同的偏振狀態(tài)。線偏振光通過(guò)全波片后，透射光仍是線偏振光；線偏振光以角通過(guò)/2波片后，仍是線偏振光，但偏振面轉(zhuǎn)過(guò)2角為入射光振動(dòng)面與波片光軸的夾角；線偏振光以角通過(guò)/4波片后，透射光一般為橢圓偏振光；但當(dāng)=0或/2時(shí)，透射光仍是線偏振光；當(dāng)=/4時(shí)，透射光為圓偏振光。3偏振光的檢驗(yàn)鑒別偏振光的偏振狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為檢偏，檢偏裝置稱(chēng)為檢偏器。實(shí)際上檢偏器和起偏器是通用的，例如，把偏振片用于起偏就是起偏器，用于檢偏就是檢偏器。線偏振光通過(guò)檢偏器后，

5、透射光的光強(qiáng)遵守馬呂斯定律。設(shè)強(qiáng)度為I0的線偏振光垂直入射到一個(gè)理想的偏振片檢偏器上，如圖3所示，則透射光的光強(qiáng)為不計(jì)光吸收 I=I0cos2式中為線偏振光的振動(dòng)方向與偏振片偏振化方向之間的夾角。顯然轉(zhuǎn)到檢偏器時(shí)，透射光的強(qiáng)度I將發(fā)生周期性變化。當(dāng)=0時(shí)，透射光強(qiáng)最大；當(dāng)=90時(shí)，透射光強(qiáng)最小消光狀態(tài)，接近全暗；當(dāng)090時(shí)，透射光強(qiáng)度介于最大值與最小值之間。把偏振光和/4波片結(jié)合起來(lái)，可以把自然光、線偏振光、局部偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光區(qū)分開(kāi)來(lái)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)并寫(xiě)出：由自然光分別產(chǎn)生線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案：讓自然光通過(guò)一偏振片就很容易得到線偏振光；讓通過(guò)偏振片得

6、到的線偏振光以角通過(guò)/4波片后，當(dāng)角為一般角度時(shí)，便得到橢圓偏振光；當(dāng)=0或/2時(shí)，得到的依然是線偏振光；當(dāng)=/4時(shí)，得到圓偏振光。于是，線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光就都得到了。寫(xiě)出：鑒別線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光的實(shí)驗(yàn)方案和根據(jù)。實(shí)驗(yàn)方案：將得到的偏振光再次通過(guò)一偏振片，通過(guò)旋轉(zhuǎn)該偏振片一周，觀察計(jì)算機(jī)上顯示的光強(qiáng)的變化曲線來(lái)判斷是哪種類(lèi)型的偏振光。根據(jù)馬呂斯定律，旋轉(zhuǎn)偏振片一周后，線偏振光會(huì)產(chǎn)生消光的現(xiàn)象，圓偏振光的光強(qiáng)會(huì)是一個(gè)穩(wěn)定值，即各個(gè)方向的光強(qiáng)根本保持不變，而橢圓偏振光則介于兩者之間，即不會(huì)產(chǎn)生消光的現(xiàn)象，各個(gè)方向的光強(qiáng)也不會(huì)一樣。布置及調(diào)整實(shí)驗(yàn)光路，分別產(chǎn)生和鑒別三種偏振光。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果：按照光路圖搭建好實(shí)驗(yàn)光路后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)/4波片到一定角度，然后讓第二個(gè)偏振片自動(dòng)旋轉(zhuǎn)一周記錄下對(duì)應(yīng)角度的光強(qiáng)，可以在計(jì)算機(jī)上繪制出不同的光強(qiáng)隨偏振片角度變化的曲線。經(jīng)過(guò)一次又一次的嘗試，我們小組最終的結(jié)果還比擬令人滿(mǎn)意，最難實(shí)現(xiàn)的圓偏振光我們根本上得到了。心得體會(huì)：通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)