光偏振实验报告

光偏振实验报告 [标签:标 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ]2016 光偏振实验报告 福建工程学院 验 报实告 实验报告 姓名:高阳班级:F0703028学号:5070309013同组姓名:王雪峰 实验日期:2008-3-3 指导老师:助教10 实验成绩:批阅日期: 偏振光学实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象,验证马吕斯定律2.了解1/2波片,1/4波片的作用 3.掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测. 【实验原理】 1(光的偏振性 光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度E称为光矢量。在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定 1 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面。此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态。 2(偏振片 虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用 的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光。偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。实际上，起偏器和检偏器是通用的。 3.马吕斯定律 设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为A0， 则透过检偏器的线偏振光的振幅为A，A=A0cosɑ，强度I=A，I=A0cosɑ=， 20 22 2 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 2 cosɑ=cosɑ式中I0为进入检偏器前线偏振光的强度。 22 这就是,,,,年马吕斯在实验中发现的，所以称马吕斯定律。显然，以 光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度，将发生周期变化。 若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光，则极小值部位,。若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。这样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分偏振光区别开来。 4(椭圆偏振光、圆偏振光的产生;1/2波片和1/4波片的作用 当平面偏振光同过1/2波片后，产生的仍是平面偏振光，但它与原入射光的 夹角为2ɑ; 当平面偏振光同过1/4波片后，产生偏振光的性质与ɑ相关: ɑ=0时:出射光为振动方向平行1/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=21/4波片光轴的平面偏振光。ɑ=4ɑ为其他值时，出射光为椭圆偏振光。 ππ 3 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 我们使平面偏振光通过1/2波片，1/4波片，产生各种性质的偏振光，来研 究它们的性质以及它们之间的关系。 原始数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1验证马吕斯定律 偏振片初始角度为218度 从表中可知,当偏振片角度余弦的平方值相同时,光电流值也基本保持相同,这就说明光电流值与偏振片角度余弦的平方值相关。下面我们取表格中的前一半数据(即一组不同的角度和其对应得光电流值作图)，来观察其关系 从图中可见，光电流强度与角度余弦值的平方成线形关系，这也就验证了马吕斯定律。 2.线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用 由此可见,为达到消光,检偏器转过角度与1/2波片转过角度保持一致。而若检偏器固定,将1/2波片转过360度,会观察到两次消光;同样地,若1/2波片固定,将检偏器转过360度,同样会观察到两次消光。由此可见,线偏振光通过1/2波片后,它仍是线偏振光,只是发生了角度的改变而已。 偏振光的产生和检验 一(实验目的 1、掌握偏振光的产生原理和检验方法,观察线偏振光 4 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 2.验证马吕斯定律，测量布儒斯特角; 二(实验原理 1.光的偏振性 光波是波长较短的电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向 垂直。光的偏振观象清楚地显示了光的横波性。光大体上有五种偏振态，即线偏 振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。而线偏振光和圆偏振光又 可看作椭圆偏振光的特例。 自然光 光是由光源中大量原子或分子发出的。普通光源中各个原子发出的光的波列 不仅初相彼此不相关，而且光振动方向也是彼此不相关的，呈随机分布。在垂直 于光传播方向的平面内，沿各个方向振动的光矢量都有。平均说来，光矢量具有 轴对称而且均匀的分布，各方向光振动的振幅相同，各个振动之间没有固定的相 联系，这种光称为自然光或非偏振光。 我们设想把每个波列的光矢量都沿任意取定的x轴和y轴分解，由于各波 5 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 列的光矢量的相和振动方向都是无规则分布的，将所有波列光矢量的x分量和y 分量分别叠加起来，得到的总光矢量的分量Ex和Ey之间没有固定的相关系，因 而它们之间是不相干的。同时Ex和Ey的振幅是相等的，即Ax=Ay。这样，我们可 以把自然光分解为两束等幅的、振动方向互相垂直的、不相干的线偏振光。这就 是自然光的线偏振表示，如下图所示。分解的两束线偏振光具有相等的强 度Ix=Iy，又因自然光强度 I=Ix+Iy 所以每束线偏振光的强度是自然光强度的1/2，即 通常用图的图示法表示自然光。图中用短线和点分别表示在纸面内和 垂直于纸面的光振动，点和短线交替均匀画出，表示光矢量对称而均匀的分布。 线偏振光 光矢量只沿一个固定的方向振动时，这种光称为线偏振光，又称为平面偏 振光。光矢量的方向和光的传播方向所构成的平面称为振动面，如图所示。 6 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 线偏振光的振动面是固定不动的，图所示是线偏振光的表示方法，图中短 竖线表示光振动在纸面内，点表示光振动垂直于纸面。 部分偏振光 这是介于线偏振光与自然光之间的一种偏振光，在垂直于这种光的传播方向 的平面内，各方向的光振动都有，但它们的振幅不相等，如图所示。这种 部分偏振光用数目不等的点和短线表示。在图中，上图表示在纸面内的光 振动较强，下图表示垂直纸面的光振动较强。要注意，这种偏振光各方向的光矢 量之间也没有固定的相的关系。 圆偏振光和椭圆偏振光 这两种光的特点是在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量按一定频率旋 转。如果光矢量端点轨迹是一个圆，这种光叫圆偏振光)。 如果光矢量端点轨迹是一个椭圆，这种光叫椭圆偏振光)。 2.布儒斯特角 7 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 当光从折射率为n1的介质入射到折射率为n2的介质 交界面，而入射角又满足 ?B?n2n1 时，反射光即成完全偏振光，其振动面垂直于入射面。iB称布儒斯特角，上式即 布儒斯特定律。显然，θB角的大小因相关物质折射率大小而异。若n1表示的是 空气折射率，上式可写成 ?B?arctann2 入射光反射光 3.马吕斯定律 图3-1如果光源中的任一波列投射在起偏器P上， 只有相当于它的成份之一的Ey能够通过，另一成份 Ex则被吸收。与此类似，若投射在检偏器A上的线偏振光的振幅为 E0，则透过A的振幅为E0cosθ。由于 光强与振幅的平方成正比，可知透射光强I随θ而变化的关系为 I?I0cos2? 这就是马吕斯定律。 4.波片 8 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 若使线偏振光垂直入射一透光面平行于光轴，厚度为d的晶片，此光因晶片 的各向异性而分裂成遵从折射定律的寻常光和不遵从折射定律的非常光 。因o光和e光 在晶体中这两个相互垂直的振动方向有不同的光速，分别称做快轴和慢轴。设入 射光振幅为A，振动方向与光轴夹角为θ，入射晶面后o光和e光振幅分别为 Asinθ和Acosθ,出射后相位差 ??2? ?0(no?ne)d 式中λ0是光在真空中的波长，no和ne分别是o光和e光的折射率。 这种能使相互垂直振动的平面偏振光产生一定相位差的晶片就叫做波片。 如果以平行于波片光轴方向为x坐标，，垂直于光轴方向为y坐标出射的o 光和e光可用两个简谐振动方程式表示: x?Aesin?t y?Aosin(?t??) 该两式的合振动方程式可写成 9 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 x2y22xy2??cos??sin?22AeAoAeAo 一般说来，这是一个椭圆方程，代表椭圆偏振光。但是当 ??2k?或 ??(2k?1)? 时，合振动变成振动方向不同的线偏振光。后一种情况，晶片厚度 d?(2k?1)?no?ne2 可使o光和e光产生λ/2的光程差，这样的晶片称做半波片,而当 ??(2k?1)? 2 时，合振动方程化为正椭圆方程 x2y2 ??1A2eA2o 这时晶片厚度d?(2k?1)?，称做1/4波片。它能使线偏振光改变偏振态，变成no?ne4 椭圆偏振光。但是当入射光振动面与波片光轴夹角θ,45?时，Ae,Ao，合振动 方程可写成x2?y2?A2 即获得圆偏振光。 5.偏振光的获得 10 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 自然界的大多数光源所发出的是自然光。为了从自然光得到各种偏振光，需要采用偏振 器件。偏振片、玻片堆和尼科耳棱镜等都可以用作起偏器，自然光通过这些起偏器后就变成 了线偏振光。偏振片常用具二向色性的晶体制成，这些晶体对不同方向的电磁振动具有选择 吸收的性质，当光线射在晶体的表面上时，振动的电矢量与光轴平行时吸收得较少，光可以 较多地通过;电矢量与光轴垂直时被吸收得较多，光通过得很少。通常的偏振片是在拉伸了 的塞璐璐基片上蒸镀一层硫酸碘奎宁的晶粒，基片的应力可以使晶粒的光轴定向排列起来， 这样可得到面积很大的偏振片。 为了得到椭圆偏振光，使自然光通过一个起偏器和一个波片即可。由起偏器出射偏振 光正入射到波片中去时，只要其振动方向不与波片的光轴平行或垂直，就会分解成0光和e 光，穿过波片时在它们之间就有一定的附加相位差δ。射出波片之后，传播方向相同的这两 束光的速度恢复到一样，它们在一起一般是合成椭圆偏振光。只有当这两面束光之间的相位 差等于?π/2，且振幅相同时，才有可能得到圆偏振 11 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 光。 换言之，令一束线偏振光垂直通过一波片，一般我们得到一束椭圆偏振光;只有通 过1/4波片，且波片的光轴与入射光的振动面成对45?角时，我们才能得到一束圆偏振光。 三(实验装置; 白光源，凸透镜，二维调节架三个，可调狭缝，光学测角台，升降调 节架，黑玻璃片，偏振片,X轴旋转二维架，二维平移底座，另需钠灯、 氦氖激光器、1/4玻片及转动架和扩束器。 四(实验步骤 1)测布儒斯特角，定偏振片光轴:按上图所示，使白光源灯丝位于透镜的焦平面上，近似平行光束通过狭缝，向光学台分度盘中心的黑玻璃入射，并 在台面上显出指向圆心的光迹。此时转动分度盘，对任意入射角，利用偏振片和X轴旋 转二维架组成的偏振器检验反射光，转动360 ，观察部分偏振片的强度变化。而当 实验07光的偏振实验 光波是特定频率范围内的电磁波。在自由空间中传播的电磁波是一种横波，光波的偏振特性清楚地显示 12 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 了光的横波性，是光的电磁理论的一个有力证明。本实验研究光的一些基本的偏振特性，通过实验深入学习有关光的偏振理论。 【实验目的】 1、理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法;2、学习偏振片与波片的工作原理与使用方法。 【仪器用具】 SGP-2A型偏振光实验系统 【实验原理】 1、光波偏振态的描述 一般用光波的电矢量的振动状态来描述光波的偏振。按光矢量的振动状态可把光波偏振态大体分成五种:自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。这里重点讨论偏振光的描述。 一个单色偏振光可分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即 ?Ex?a1cos?t ? E?acos(?t??)2?y 式中?为x方向偏振分量相对于y方向偏振分量的位相延迟量，a1、a2分别是两偏振分量的振幅，?为光波的圆频率。 13 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 对于单色光，参数a1、a2、?就完全确定了光波的偏振状态。以下讨论中，取 (转载于:wWW.smHAida.cOM海达范文网:光偏振实验报告)a1、a2?0，??????。 当??0，?时，式描述的是一个线偏振光，偏振方向与x轴的夹角。??arcta2cos?)称为线偏振光的方位角 aa1 图1线偏振光图2圆偏振光 ??/2且a1?a2时，式描述的当???/2， 是一个圆偏振光，其特点是光矢量为角速度?旋转，光 矢量的端点的轨迹为一圆。?的正负决定了光矢量的旋向，???/2时为右旋圆偏振光，????/2时为左旋圆偏振光。 除了上述特殊情况，式表示的是椭圆偏振光。 偏振的一个重要应用是研究光波通过某个光学系统后偏振状态的变化来了解此系统的一些性质。 2、偏振片和马吕斯定律 偏振片有一个透射轴和一个与之垂直的消光轴，对于理想的偏振片，只有光矢量振动方向与透射轴方向平行的光波分量才能通过偏振片。因此光波通过偏振片后，将变成光矢量沿透射轴方向振动的线偏振光， 14 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 因此利用偏振片可以产生线偏振光。 2 图4线偏振光的产生和检测 将两个偏振片P1和P2平行放置，它们的偏振化方向分别用它们上面的虚线表示。当自然光垂直入射P1后产生线偏振光。又由于自然光中光矢量对称均匀，所以将P1绕光的传播方向慢慢转动时，透过P1的光强不随P1的转动而变化，但它只有入射光强的一半。再使透过P1形成的线偏振光入射于偏振片P2，这时如果将P2绕光的传播方向慢慢转动，则因为只有平行于P2透射轴方向的光振动才允许通过，透过P2的光强将随P2的转动而变化。当P2的偏振化方向平行于入射光的光矢量方向，即P1和P2的偏振化方向平行时，透过它的光强最强。当P2的偏振化方向垂直于入射光的光矢量方向，即P1和P2的偏 振化方向垂直时，透过它的光强为零，称为消光。将P2旋转一周时，透射光光强出现两次最强，两次消光。这种情况只有在入射到P2上的光是线偏振光时才会发生，因而这也就成为识别入射光是线偏振光的依据。 在这个 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中，我们把产生线偏振光的偏振片P1称为起偏器，用以 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 光的偏振片P2称为检偏器。 15 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 以E1表示线偏振光的光矢量的振幅，当入射的线 偏振光的光矢量振动方向与检偏器的偏振化方向成?角时，透过检偏器的光矢量振幅E2只是E1在偏振化方向的投影，即E2?E1cos?。由于光强和光 振动振幅的平方成正比，若以1 表示入射线偏振光的光强，则透过检偏器后的光强I2为 I2?I1cos2?这一公式称为马吕斯定律。由此式可见，当??0，?时，I2?I1，光强最大;当 ???/2，3?/2时，I2?0，没有光从检偏器射出，这就是两个消光位置。但?为其它角度 时，光强I2介于0和I1之间。 我们可以根据偏振光透过检偏器后透射光的光强变化情况区分偏振光的偏振状态:旋转 检偏器一周，如果出现透射光两次光强最强、两次消光现象的，其入射光为线偏振光;如果出现两次光强最强、两次光强最弱但不消光的，其入射光为椭圆偏振光;如果每个方向光强都不变的，则为圆偏振光。 偏振片的应用很广。如汽车夜间行车时为了避免对方汽车灯光晃眼以保证安全行车，可以在所有汽车的车窗玻璃和车灯前装上与水平方向成45?角，而且向同一方向倾斜的偏振片。这样，相向行驶的汽车可以 16 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 都不必熄灯，各自前方的道路仍然照亮，同时也不会被对方车灯晃眼。 偏振片也可用于制成太阳镜和照相机的滤光镜。有的太阳镜，特别是观看立体电影的眼镜的左右两个镜片就是用偏振片做的，它们的偏振化方向互相垂直。 3、波片和双折射 当一束自然光穿过各向异性的晶体时分成两束线偏振光的现象称为双折射现象，见图6。其中的一条折射光服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向折射率no相同，且在入射面内传播，这一条光称为寻常光，简称o光。另一条折射光不服 从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各向折射率ne不相同，并且不一定在入射面内传播，这一条光称为非常光，简称e光。一般情况o光和e光的传播方向不一样，光矢量振动方向不互相垂直。在双折射晶体内存在一个固定的方向，在该方向上o光、e光的传播速度相同，折射率相同，两光线重合，这个方向称为晶体的光轴。利用晶体的双折射现象可以把晶体设计成一种特殊的元件--波片来产生偏振光。注意的是在设计波片时光轴是平行于波片的表面。当平行单色光垂直入射波片时，在波片分解的o光和e光同方向传播且垂直于波片表面，而且光矢量的振动 17 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 方向互相垂直，o光光矢量垂直于光轴，e光光矢量平行于光轴，但是传播速度不相同，即折射率不相同;如果波片厚度为d，从波片出射时就会产生相位差 ?? 2? ? (no?ne)d 式中λ为光波在真空中的波长，n0、ne代表o光、e光在波片的折射率。在设计波片时，波片厚度不同，相位差就不一样。常用的波片中，若??2k?的波片称为全波片; ??2k???的称为半波片或1/2波片;??2k???/2的称为1/4波片。e光图双折射现象 光轴 波片 图7线偏振光经过波片的偏振态变化 下面我们考虑线偏振光经过波片后偏振态的变化，见图7。如图7所示，入射的线偏振光振动方向的方位角为?。见图8，光轴在x方向，则e光光矢量在x方向，o光光矢量在y方向。入射的线偏振光可沿x和y方向分解为e光和o光，它们同频同相，可表示为: 18 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 ?Ee?aecos?t ? E?acos?to?o 经过波片后，两分量变成 /??Ee?aecos?t? ?/ ??Eo?aocos(?t???) 自然光在两种各向同性的电介质的分界面上反射和折射时，不仅光的传播方向要改变，而且偏振状态也要发生变化。一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中振动方向垂直入射面得成分比平行于入射面的成分占优势;折射光中振动方向平行于入射面的成分比垂直于入射面的成分占优势，见图9。 图9自然光反射和折射后产生部分偏振光图10布儒斯特角 光的偏振现象及其研究 大学霸 摘要:本文对光的偏振现象做了进一步的分析，熟悉了常用的起偏振和检偏振的方法，了解不同的偏振光的性质，并测量了三棱镜的布儒斯特角。半导体激 19 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 光器通过偏振片产生线偏振光，由此验证马吕斯定律; 使用偏振片可以产生与1/4波片可以产生和检测线偏 振光，圆偏振光，椭圆偏振片;圆偏振光照射三棱镜， 找出三棱镜的布儒斯特角，进而求得三棱镜的折射率。 研究结果直观地反映了光的偏振现象，基本符合理论 描述。关键词:光的偏振;晶体波片;偏振光;马吕 斯定律中图分类号:文献标识码:A Researchonthephenomenonoflightpolarization DaXueba (BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing,100088,China) Abstract: PurposeAnalyzethephenomenaoflightpolarizationduringtheexperiment.Understandthedifferentnatureofpolarizedlight.TestandverifytheMaluslaw.MeasuretheBrewsterangleoftriangularprism. MethodUseLaserthegeneratoraslightsource.Laserwillbecomedifferentpolarizedlightthroughthecrystalwaveplateandthepolarizer.Opticalpowermeterwillshowthechangingofthelightintensity.Whentheemittedlightbecomeslinearpolarizedlight， theangleofincidenceisjusttheBrewsterangleoftriangularpri 20 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 sm.ResultTheMaluslaw:I=I0cos2θ;Brewsterlaw:taniB= n2n1 ConclusionDifferentkindofpolarizedlighthasdifferentop ticalcharacteristics.Keywords:Polarization;crystalwavepl ate;polarizedlight;Maluslaw 光的干涉及衍射现象说明了光的波动性质。而光的偏振现象则直观的验证了光波是横波。对于光偏振现象的研究在光学发展史中占有很重要的地位。光的偏振使人们对光的传播的规律都有了新的认识。光的偏振在光学计量、晶体性质研究和实验应力分析等技术领域有广泛的应用。 光的传播方向垂直。在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量E可能有各种不同的振动状态。一般可分为五种:线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。 设沿同一方向传播的频率相同，振动方向互相垂直，并具有固定相位差Δφ的两个线偏振光分别沿x轴和y轴，其两个振动方程可分别表示为 Ex=AxsinωtEy=Aysin(ωt+Δφ) 合振动方程为 一实验原理 1.1光的偏振性 21 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 光的电磁理论指出，光是电磁波，光矢量与 实验日期:2013-06-01 作者简介:xxx，男，甘肃省兰州市人，本科，xxxxxxxxxxxx@qq.com +A?Ax v E2xE2y 2ExEyAxAy cosΔφ=sin2(Δφ) 式说明一般情况下何振东的轨迹在垂直于传播方向的平面内呈椭圆偏振光。 当Δφ=kπ(k=0,?1,?2,…)时，式变为 EA x=?xAy Ey 合振动矢量始终在同一方向上做简谐振动，说明合成结果是线偏振光。 当Δφ=2k+1π 2(k=0,?1,?2,…)时， 式变为 E2xE2y Ax 22 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 +Av =1 这是椭圆方程，合成结果是椭圆偏振光。若Ax=Ay，则合矢量端点的轨迹是圆，为圆偏振光。 同理，线偏振光，椭圆偏振光和圆偏振光都可以分解成两个振动方向相互垂直并且具有相同的传播方向和频率以及对应有确定的相位关系的线偏振光。 1.2获得和检验偏振光 将自然光变成偏振光的器件叫做起偏器，用来检测偏振光的器件叫做检偏器。两者可以互换Ex 1.2.1偏振片和马吕斯定律 二色相晶体具有选择性吸收的性质。当入射光的振动方向与晶体的光轴垂直时，光被吸收而不能透过;当入射光振动方向与晶体光轴平行时，光很少被吸收而能透过晶体。偏振片 图1偏振片的二向色性 若在偏振片P1后面再放一个偏振片P2，P2就可以检验经P1后的光是否为偏振光，即P2起了检偏器的作用。当起偏器P1检偏器P2的偏振化方向之间的夹角为?时，如图2所示，则通过检偏器P2的偏振光强度P1的偏振光强度I满足马吕斯定律: I=I0COS2?式中，I0为通过起偏器P1的透射光的光 23 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 强 P1P2 图2起偏和检偏由式可知，线偏振光通过检偏器P2的透 射光强I随?做周期变化。如果转动检偏器，透射光强随之变化:当?=0?时，透射光强I=I0最大;当?=90?时，会出现消光现象，即I=0;如果是自然光照射到检偏器上，则不论怎么转动检偏器，透射光强都不会变化;如果是部分偏振光照到偏振器上，转动检偏器，透射光强有变化，但不会出现光强为零1.2.2波片与圆偏振光和椭圆偏振光 当一束光射入各向异性的晶体时，会产生双折射现象。当振动方向与波片光轴的夹角为θ的线偏振光垂直入射到厚度为d、表面平行于自身光轴的各向异性晶体波片后，分解为振动方向相互垂直、沿同方向传播的e光和o光。折射率不同的o光与e光之间光程差为 ΔL=(no?ne)d 相位差为 Δφ= 2πλ (no?ne)d 24 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 式中，λ为光在真空中的波长，分别为晶体对的折 射率 在偏振技术中，常将这种能是互相垂直的光振动产生一定的相位差的晶体片叫波片。 对于1/4波片，ΔL=?λ 4 ，Δφ=?π2 则可知 线偏振光通过1/4波片后的偏振状态随θ的不同而不同:θ=0时，产生振动方向平行于波片光轴的线偏振光;θ=?90?时，产生振动方向垂直于波片光轴的线偏振光;θ=?45?时，产生圆偏振光;θ为其他值时，产生椭圆偏振光。 反之，椭圆偏振光垂直通过1/4波片后，仍有可能是椭圆偏振光，但是，当椭圆的长轴与1/4波片的光轴垂直或平行时，则变成线偏振光;而圆偏振光垂直通过1/4波片后，将变成线偏振光 图3波片 1.2.3偏振状态与光强 在两个偏振片P1和P2之间插入1/4波片，三元件的平面彼此平行，激光垂直通过起偏器P1变成光强为I1的线偏振光。当1/4波片的光轴轴与起偏器P1的透 25 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 光轴间的夹角为θ、与检偏器P2的透光轴间的夹角为?时，若不计器件的光能损失，则透过偏振片P2后的光强为 I2=I1(COS2θCOS2?+sin2θsin2?)θ=0?时，出射光为振动方向平行于1/4波片光轴的线偏振光，相对光强为 I211 I1 =2+2cos?(2?) θ=45?时，出射光为圆偏振光，相对光强为 I21 I1 =2 θ=60?时，出射光为椭圆偏振光，相对光强为 I211 I1 =2 ?4 cos?(2?) θ=90?时，出射光为振动方向垂直于1/4波片光轴的线偏振光，相对光强为 I211 I1 26 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 =2?2cos?(2?) 1.3布儒斯特定律 反射光的偏振程度取决于入射角??，当入射角??与折射角γ之和等于90?，即反射光与折射光互相垂直时，反射光成为光振动方向与入射面垂直的线偏振光，设以iB代表这种情况下的入射角，由折射定律 sininB= 2n2 nsinγ=cosi1n1 B得到 tanin B=2n1 式称为布儒斯特定律，式中iB为布儒斯特角。如果激光从空气中入射到入射面上，有n1=1，由此可以计算出介质的折射率。 当圆偏振光以布儒斯特角入射到介质表面时，其反射光为线偏振光，这就是反射起偏现象。 二实验仪器 半导体激光器，光具座，偏振片，1/4波片，光功率计，三棱镜，毛玻璃屏。 三实验内容 27 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 1.鉴别半导体激光器的偏振状态，测量检偏器后不同透振方向光强的极大和极小值; 2.观察线偏振光及验证马吕斯定律，消光时起偏器与检偏器透振方向的夹角?=90?; 3.观察和测量不同偏振状态的偏振光的相对光强分布规律; 4.利用带转盘的载物台和三棱镜，测量布儒斯特角。 四实验步骤及原始数据 1.打开光功率计，发射激光束，调整共轴。插入偏振片P1，使偏振片在垂直于光束的平面内旋转，观察光强随检偏器转过角度的变化 最大光强2.72mW检偏器角度最小光强1.82mW检偏器角度23.9? 2.验证马吕斯定律，在偏振片P1和光功率计之间加入偏振片P2，将P1固定，旋转P2,通过激光功率计测量当起偏器P1与检偏器P2的夹角为?时的光强I 3.观察不同偏振光的光强变化:在两正交透振方向的偏振片中间插入1/4波片，波片从消光位置转过已经的角度φ，观察并记录检偏器转动一周时，光强大小的变化次数及消光次数，判定光的偏振状态。消光时波片光轴方向与起偏器透振方向平行或垂直。测量各偏振光光强分布如下 28 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 表3各偏振光光强数据表 φ=0?时，透振光为线偏振光，转动检偏器P2，发现有2次消光，2次光强最强。 φ=20?时，透振光为椭圆偏振光，转动检振器P2，发现光强有变化，但没有消光。 φ=45?时，透振光为圆偏振光，转动检偏器P2，发现光强变化不大，无消光。 4.测量布儒斯特角 图4测量仪器 取下起偏器P1和检偏器P2让半导体激光直接通过波片，此时光偏振状态最接近圆偏振光。 在光学转动平台上放置好棱镜，使玻璃表面穿过转动平台中心。 转动平台，使棱镜表面垂直与入射光。记下此时转动平台的位置。再次转动平台，用转接杆追踪反射光斑，并观察测量反射光的偏振态，了解入射角与偏振态的关系，找到反射光为完全线偏振光的位置。此时的入射角为布儒斯特角 垂直入射时转盘角度:10.3?，反射光变为线偏振光时转盘角度:67.4?，两者之差为57.1?，即为三棱镜的布儒斯特角。 五实验数据处理 29 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 1.计算激光的偏振度 P= Imax?Imin=2.72?1.82 =0.198 maxmin可见激光为部分偏振光 2.做线偏振光光强I与cos2 ?的关系图，验证马吕斯定律 用matlab工具分析数据得如图5所示 图5线偏振光光强I与cos2?的关系图 3.用极坐标做不同偏振状态的偏振光的相对光强分布，分别计算波片在消光位置和转过45?时的光强的极大值和极小值之比并解释 用matlab软件处理数据，做极坐标的相对光强分布曲线图如下 波片在消光位置处: 图波片在消光位置处的相对光强分布图 波片转过20?后: 图7波片转过20?的相对光强分布图 波片转过45?后: 图8波片转过45?的相对光强分布图 4.计算布儒斯特角和三棱镜折射率 由实验所得三棱镜的布儒斯特角为57.1?，所以三棱 30 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢----------------------------------------------------------- [标签:标题]2016 镜的折射率n=tan57.1?=1.546 六结论 .1验证马吕斯定律实验的结果分析 从图形中看出检偏器旋转一周光强变化交替出现两次最亮和两次消光;且光强符合马吕斯定律I=I0COS2?，I与COS2?呈线性关系 .2验证波片产生各种偏振光的结果分析.2.1当1/4波片在φ=0?时 相对光强分布曲线图是一个近似‘8’的图形，说明此时偏振光为振动方向平行于1/4波片光轴的线偏振光，与理论结果基本符合。 31 / 31 ---------------------------------------------感谢观看本文-------谢谢-----------------------------------------------------------