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1、实验光的偏振现象实验光的偏振现象第1页，共12页，编辑于2022年，星期五1实验目的实验目的 验证马吕斯定律；验证马吕斯定律；观察光的偏振状态；观察光的偏振状态；了解产生与检验偏振光的元件了解产生与检验偏振光的元件 掌握产生与检验偏振光的条件和方法。掌握产生与检验偏振光的条件和方法。第2页，共12页，编辑于2022年，星期五2实验仪器实验仪器偏振光实验仪（激光器、起偏器、检偏器、光偏振光实验仪（激光器、起偏器、检偏器、光功率指示器、功率指示器、/4波片）波片）第3页，共12页，编辑于2022年，星期五3实验原理实验原理 光波是一种电磁波。光波是一种电磁波。电磁波是横波。电磁波是横波。光波中的电
2、矢量与波的传播方向垂直。光波中的电矢量与波的传播方向垂直。光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。光的偏振现象清楚的显示了光的横波性。图1 E，H，c三者之间的关系EvOH光矢量振动面光矢量振动面图2 线偏振光、自然光及部分偏振光abc第4页，共12页，编辑于2022年，星期五4自然光变为线偏振光自然光变为线偏振光 b.空气玻璃 1.51.51.51.01.01.01.0近于线偏振近于线偏振线偏振线偏振非偏振非偏振iB第5页，共12页，编辑于2022年，星期五5偏振光的检测偏振光的检测 I0.自然光自然光线偏振光线偏振光I1I2P1P2 P1P2马吕斯定律马吕斯定律 第6页，共12页，编辑于202
3、2年，星期五6实验原理实验原理 波晶片波晶片o光沿各方向传播的速度相同光沿各方向传播的速度相同e光沿各方向传播的速度不同光沿各方向传播的速度不同.oeACDBvevo第7页，共12页，编辑于2022年，星期五7 对晶体而言，有一特定方向对晶体而言，有一特定方向,当光线沿此方向入射时，不当光线沿此方向入射时，不会产生双折射现象，该方向称为晶体的会产生双折射现象，该方向称为晶体的光轴光轴。如图所示，一单色平面偏振光垂直入射在各向异性的晶体如图所示，一单色平面偏振光垂直入射在各向异性的晶体平板上，其光轴平行于晶体表面。当入射平面偏振光的偏振平板上，其光轴平行于晶体表面。当入射平面偏振光的偏振化方向与
4、晶体光轴夹角为化方向与晶体光轴夹角为，则光轴方向上产生，则光轴方向上产生e光，垂直光轴光，垂直光轴方向产生方向产生o光，在晶体内，两光束虽沿同一方向传播，但有不同光，在晶体内，两光束虽沿同一方向传播，但有不同的速度。透过晶体板后，的速度。透过晶体板后，o光和光和e光之间产生一定的相位差。光之间产生一定的相位差。对于给定的波长，如果晶体板的厚度恰好使对于给定的波长，如果晶体板的厚度恰好使o光和光和e光的相位光的相位差为差为 ，即相位差为，即相位差为 ,则出射光线的电矢量由两个垂直的、则出射光线的电矢量由两个垂直的、相位差为相位差为 的的o光和光和e光振动的合成。光振动的合成。shiyashshi
5、第8页，共12页，编辑于2022年，星期五8光轴光轴波片波片检偏器检偏器=0时，获得偏振光=/2时，获得偏振光=/4时，获得圆偏振光为其他值时，获得椭圆偏振光，第9页，共12页，编辑于2022年，星期五9实验内容及步骤实验内容及步骤 一一 验证马吕斯定律验证马吕斯定律1.仪器的调整：仪器的调整：光功率计调零、仪器的共轴调光功率计调零、仪器的共轴调节。节。2.放上起偏器找到它的实际零点（光功率计示数为放上起偏器找到它的实际零点（光功率计示数为最大的位置），放上检偏器找到它的实际零点最大的位置），放上检偏器找到它的实际零点（方法同上），在实际零点的基础上每转过（方法同上），在实际零点的基础上每转过
6、10记录一次相应的光功率计读数，数据填入表记录一次相应的光功率计读数，数据填入表2。3.根据根据测测量量结结果在坐果在坐标纸标纸上做出上做出I和和cos2 关系曲关系曲线线 第10页，共12页，编辑于2022年，星期五10 实验实验 内容与步骤内容与步骤二二 圆偏振光和椭圆偏振光的检验圆偏振光和椭圆偏振光的检验 激光垂直照射于一组相互正交的偏振片上，在它激光垂直照射于一组相互正交的偏振片上，在它们之间插入一们之间插入一/4/4波片。转动波片。转动/4/4波片再一次波片再一次处于消光状态，此时处于消光状态，此时/4/4波片的光轴位置为零波片的光轴位置为零线，转动线，转动/4/4波片使其光轴与零线
7、的夹角依次波片使其光轴与零线的夹角依次为为3030、45、60、75、90。在取上述每一。在取上述每一个角度时都将检偏器转动一周，观察并描述从个角度时都将检偏器转动一周，观察并描述从检偏片透出的光强变化情形，然后做出解释。检偏片透出的光强变化情形，然后做出解释。数据填入表数据填入表3。第11页，共12页，编辑于2022年，星期五11思考题思考题1.1.自自然然光光垂垂直直照照在在一一个个/4波波片片上上，再再用用一一个个偏偏振振片片观观察察该该波波片片的的透透射射光光，转转动动偏偏振振片片360，能能看看到到什什么么现现象象？固固定定偏偏振振片片转转动动波波片片360，又又能看到什么现象？为什么？能看到什么现象？为什么？2.2.求求在在下下列列情情形形下下理理想想起起偏偏器器何何检检偏偏器器两两个个偏偏振振轴轴之之间间的的夹夹角角为为多多少少？（1）透透射射光光是是入入射射自自然然光光强强度度的的1/3；(2)透透射射光光是是最最大大透透射射光光强强度度的的1/3。3.3.设设计计一一个个方方案案区区别别自自然然光光、部部分分偏偏振振光光、圆圆偏偏振光、椭圆偏振光和线偏振光。振光、椭圆偏振光和线偏振光。第12页，共12页，编辑于2022年，星期五12