光的偏振-無錫職業(yè)技術學院

偏振光的探討光的偏振大學物理實驗偏振光的探討試驗目的1.視察光的偏振現象，加深對偏振光的理解，驗證馬呂斯定律。2.相識、了解產生和檢驗偏振光的器件及其作用。3.駕馭產生和檢驗線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光的原理和方法。光的波動性一、光的偏振z(k)

如果設光波沿坐標系的z軸傳播，由光波之橫波性，光波之電振動矢量必在垂直于z軸的xy平面內，顯然電振動矢量可以表示為式中，，分別為x,y方向的單位矢量Exy試驗原理光的干涉、衍射光波（電磁波）是橫波光的偏振電矢量E隨時間變更線偏振光至圓偏振光,自然光部分偏振光事實上，部分偏振光包含線偏振光與自然光。

隨時間不變橢圓偏振光為兩分量之相位差在垂直于光傳播方向的任一橫截面內，光振動矢量E各向出現概率均等各向振動的時間平均值相等E各振動之間無固定相位關系由構成自然光源（如日光，各種照明燈等）的大量分子或原子發(fā)出的光波的合成，這些分子或原子的熱運動和輻射是隨機的，它們所放射的光振動，出現在各個方向的幾率相等。二相互垂直方向是任選的。符號表示

自然光

某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的光為部分偏振光.符號表示各向出現概率均等其中某一方向振動的時間平均值占相對優(yōu)勢E各振動之間無固定相位關系

部分偏振光

偏振光（平面偏振光、線偏振光、完全偏振光）光振動只沿某一固定方向的光.E光傳播方向橫截面符號表示橢圓偏振光可由兩束同向傳播、振動方向相互垂直、振幅不等、具有某種恒定位相關系的線偏振光合成E橫截面光傳播方向光傳播方向

橢圓偏振光在垂直于光傳播光振動矢量E是一個旋轉矢量，矢量端點的運動軌跡是一個橢圓方向的任一橫截面內，E橫截面光傳播方向光傳播方向

圓偏振光在垂直于光傳播光振動矢量E是一個旋轉矢量，矢量端點的運動軌跡是一個圓方向的任一橫截面內，圓偏振光可由兩束同向傳播、振動方向相互垂直、振幅相等、具有某種恒定位相關系的線偏振光合成線偏振光、圓偏振光都是橢圓偏振光在特殊狀況下的表示試驗原理二、平面偏振光的產生1.由反射和折射產生偏振

自然光入射到透亮介質(如玻璃)表面，其反射光和折射光一般為部分偏振光。反射光接近于完全偏振光，其偏振面垂直于入射面，該入射角稱為布儒斯特角。

2.由二向色性晶體的選擇吸取產生偏振二向色性:某些物質能吸取某一方向的光振動,而只讓與這個方向垂直的光振動通過,這種性質稱二向色性。偏振片：涂有二向色性材料的透亮薄片，上述特殊方向稱為偏振片的偏振化方向。3.由晶體雙折射產生偏振某些各向異性透亮晶體（如方解石、石英等）沿不同方向其光學特性有所不同。一束單色光入射于這種晶體時會產生兩束平面偏振光(o光、e光)，并以不同的速度在晶體內傳播，稱為雙折射現象。o光：滿足折射定律，稱為尋常光。e光：不滿足折射定律，稱為特殊光。

尼科耳（Nicol）棱鏡試驗原理三、馬呂斯定律

自然光通過起偏器P1時，成為光強為I0的線偏振光，在通過檢偏器P2時，則從P2透出光強I與兩偏振片偏振化方向之間的夾角，有關，其關系為馬呂斯（Malus）定律：

它表示改變角可以改變透過檢偏器的光強。

四、移相器件-波片和圓偏振光、橢圓偏振光的產生試驗原理波晶體中還存在一個特定的方向，當光從這個方向上進入材料時不會分成兩束，符合一般的折射定律，這個特殊的方向就是材料的光軸方向。

在晶片中，o光與e光傳播方向相同，由于傳播速度不同，經過厚度為d的晶片后，o光與e光之間將產生位相差光軸波片檢偏器1/4波片1/2波片或半波片線偏振光通過后仍為線偏振光，但其振動面相對于入射光的振動面轉過角線偏振光通過后可合成橢圓偏振光、圓偏振光、線偏振光

試驗儀器光學試驗導軌、二維可調半導體激光器、激光功率指示計、偏振片、1/4波片、白屏試驗內容1.起偏與檢偏視察起偏器與檢偏器的偏振化方向變更時間斑強度的變更2.驗證馬呂斯定律記錄起偏器與檢偏器的偏振化方向夾角每變化10時光斑強度的變化，并作圖。3.用1/4波片產生圓偏振光與橢圓偏振光

視察起偏器偏振化方向與1/4波片光軸方向夾角