文档介绍：实验报告
偏振光学实验
【实验目的】
观察光的偏振现象,验证马吕斯定律
了解1/2波片,1/4波片的作用
掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测.
【实验原理】
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(见图1)。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(见图2)。

   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***获得偏振光(有些各向同性介质,在某种作用下会呈现各向异性,能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量,而通过其垂直分量,从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二向***。)。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。

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=A2 ,I=A02cosɑ2= I02cosɑ2=cosɑ2 式中I0为进入检偏器前(检偏器无吸收时)线偏振光的强度。
这就是1809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I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0。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。
、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(ɑ为入射光振动面与波片光轴的夹角,下同);
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= π2时:出射光为振动方向垂直1/4波片光轴的平面偏振光。
ɑ= π4时:出射光为圆偏振光。
ɑ为其他值时,出射光为椭圆偏振光。
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。
原始数据记录表
1验证马吕斯定律
偏振片初始角度为218度
偏振片角度
90
84
78
72
66
60
54
48
42
36
角度余弦值2
0

光电流强度
0
0
7
15
27
40
54
69
84
98
偏振片角度
30
24
18
1