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1、偏振光的研究姓名专业班级学号一、实验目的：1. 了解线偏振光的原理；2. 了解线偏振光的性质；3. 了解椭圆偏振光的形成原理二、实验原理：改变偏振态的方法和器件常见的起偏或检偏的元件构成有两种：1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成 的；2.偏振片。它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这 些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过， 因而产生线偏振光.马吕斯定律：马吕斯在 1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可 表示为I二I cos2 a，其中的 是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量 10振动方向的夹角：本
2、次实验中我们用两块格兰棱镜充当起偏器和检偏器，通过硅光电池的响应 电流检测偏光强度的方法来验证马吕斯定律。若n为空气，则tg i = n,这样，当介质折射率一定时，i就唯一地被确1 0 2 0 定。波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波 晶片内的速度v ,v不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同当两 oe光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了 A=2n(n -n )d/入，若满足01(n -n )d= 土入/4,即A二土 n/2我们称之为入/4片，若满足(n-n )d= 土入/2， e oe o即A=n，我们称之为入/2片，若满足(n-n )d= 土入
3、，即A=2n我们称之为 eo3借助检偏器和 1/4 波晶片检验光的 5 种偏振态1. 只用检偏器(转动)：对于线偏光可以出现极大和消光现象。对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。2. 用 1/4 波晶片和检偏器（转动） ：对于非偏光（自然光）各方向光强不变。对于圆偏光出现消光现象（原因）。对于部分偏光仍出现极大和极小现象。对于椭圆偏光，当把 1/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消 光现象。1.三、实验内容：线偏振光圆偏振光椭圆偏振 光自然光部分偏振 光出现消光 现象光强不变光强有极 大值和极小 值，同时，偏 振片偏振方向 垂直光强不变光强有极 大
4、值和极小 值，同时，偏 振片偏振方向 垂直内容一価容三&内咨三人内咨四人内容五2.消光，在第一片偏振片和屏之间加入第二块偏振片，将第一块固定，转动 第二块偏振片，观察现象，能否找到一个消光位置，此时两偏振片的位置关系怎 样。答：能，此时两偏振片偏振方向垂直。3.三.三块偏振片的实验使两块偏振片处于消光位置，再在它们 之间插入第三块偏振片，解释为件么这时有 光通过，第三块偏振片取什么位置时能使光 最强？最弱？光路图根据1 = 1 cos2acos2b,a为偏振片1和偏振片3的夹角，b为偏振片3和偏振 片 2 之间的夹角，当 cosa 和 cosb 之积不为零时，有光通过三块偏振片。 当第三块偏振
5、片与偏振片 1、2平行时，出现消光现象；当其与偏振片1、2 同时成45 度时光强最大。四. 圆偏光和椭圆偏振光的产生r按光路图使偏振片a和b的偏振轴证交（消光）。 然后插入-片加4波长片C（实际实验中要使光 线尽虽穿过元件的中心L2以光线为轴先转动C使消光，然后使B转过3B0 度观察现象3.再将C从消光位晋转过15、30. 45. 60. 75. 90度，每次将都包转过360度，观察实验现象， 将上面fl次的实验结果记录宦表中。光路图波怔片C I J偏撮片日1 J波片 从消光位 置c转过 角度0153045607590偏振出现无消无消无消无消无消出现片转360消光现光现象，光现象，光现象,B光
6、现象，光现象，消光现度光强现象，当B光强最小光强最小转动过程光强最大光强最大象，当B象偏振方向时，B偏时，B偏中，光强时，B偏时，B偏偏振方向垂直A时振方向逆振方向逆不变振方向逆振方向逆垂直A时消光，平时针转过时针转过时针转过时针转过消光，平行A时光15度，光30度，光60度，光75度，光行A时光弓虽最大强最大时强最大时强最大时强最大时弓虽最大与光强最与光强最与光强最与光强最小是偏振小是偏振小是偏振小是偏振方向垂直方向垂直方向垂直方向垂直五. 区分圆偏振光与自然光論圆偏振光与部分偏振光通过以上手段可以-般的区分开线偏振光和其他优态 的光但足对圆偏振迂与门然光；椭圆偏振光与部分偏振光 之问用片偏
7、振片足无法将它们区分开的，如果再提供片 加斗彼长片C加在检偏的偏振片前，就可以鉴别它们。利用所給的汇源和装野，学习门Li设计方法鉴别不同光 源：1）圆偏振光与I然光。2）椭圆偏振光与部分偏振光。3）判断光源中的IM偏振光为左旋还是右旋。用筒洁的语讦说明原理、步骤，记录观察的现象并加 以解释。/确定原理：圆偏振光与椭圆偏振光通过1/4波片时产生n/2的相位差，变为线偏振光，当其偏振方向与 B 偏振方向垂直时出现消光现象。 步骤：在偏振片B前放一 1/4波长片，转动B,观察光强变化。光类型圆偏振光自然光光强变化B转动过程中有消光现象B转动过程中光强一定不为 零光类型椭圆偏振光部分偏振光光强变化B转动过程中有消光现象B转动过程中无消光现象， 光强有极大极小值
西安交大大物实验偏振光1
