文档介绍：实 验报告学生姓名:实验地点:学号:实验时间:指导教师:一、实验室名称:偏振光实验室二、实验项目名称:偏振光实验三、实验学时:四、实验原理:光波的振动方向与光波的传播方向垂直。自然光的振动在垂直与其传播方向的平面内,取所有可能的方向;某一方向振动占优势的光叫部分偏振光;只在某一个固定方向振动的光线叫线偏振光或平面偏振光。将非偏振光(如自然光)变成线偏振光的方法称为起偏,用以起偏的装置或元件叫起偏器。(一)(如水、木头、玻璃等)时,反射光和折射光都会产生偏振现象,偏振的程度取决于光的入射角及反射物质的性质。 当入射角是某一数值而反射光为线偏振光时,该入射角叫起偏角。起偏角的数值 与反射物质的折射率 n的关系是:tann(1)称为布如斯特定律, 如图1所示。根据此式,可以简单地利用玻璃起偏, 也可以用于测定物质的折射率。从空气入射到介质,一般起偏角在 53度到58度之间。非金属表面发射的线偏振光的振动方向总是垂直于入射面的; 透射光是部分偏振光; 使用多层玻璃组合成的玻璃堆,能得到很好的透射线偏振光,振动方向平行于入射面的。图1 , 它具有梳状长链形结构的分子, 这些分子平行地排列在同一方向上。 这种胶膜只允许垂直于分子排列方向的光振动通过, 因而产生线偏振光,如图2所示。分子型偏振片的有效起偏范围几乎可达到的偏振光束,是常用的起偏元件。180度,用它可得到较宽图3鉴别光的偏振状态叫检偏, 用作检偏的仪器叫或元件叫检偏器。 偏振片也可作检偏器使用。自然光、部分偏振光和线偏振光通过偏振片时, 在垂直光线传播方向的平面内旋转偏振片时,可观察到不同的现象, 如图3所示,图中(α)表示旋转 P,光强不变,为自然光;(b)表示旋转 P,无全暗位置,但光强变化,为部分偏振光; (c)表示旋转P,可找到全暗位置,为线偏振光。(二)圆偏振光和椭圆偏振光的产生线偏振光垂直入射晶片,如果光轴平行于晶片的表面,会产生比较特殊的双折射现象。这时,非常光e和寻常光o的传播方向是一致的,但速度不同,因而从晶片出射时会产生相位差2(n0ne)d(2)0式中0表示单色光在真空中的波长,no和ne分别为晶体中o光和e光的折射率,d为晶片厚度。1(2k1),k=0,1,2,⋯,这样的晶片称20为1/4波片,其最小厚度为 dmin 。线偏振光通过 1/4波片后,透射光一般是椭4(no ne)圆偏振光;当α=π/4时,则为圆偏振光;当 0或π/2时,椭圆偏振光退化为线偏振光。由此可知,1/4波片可将线偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光;反之,它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成线偏振光。 (2k 1) ,k=0,1,2,⋯,这样的晶片称为半波片,其最小厚度为dmin0。如果入射线偏振光的振动面与半波片光轴的交角为2(none),则通过半波片后的光仍为线偏振光,但其振动面相对于入射光的振动面转过2角。,k=1,2,3,⋯,这样的晶片称为全波片,其最小厚度为dmin0。从该波片透射的光为线偏振光。none(三)线偏振光通过检偏器后光强的变化强度为I0的线偏振光通过检偏器后的光强I为II0cos2(3)式中,为线偏振光偏振面和检偏器主截面的夹角,(3)式为马吕斯(Malus)定律,它表示改变角可以改变透过检偏器的光强。当起偏器和检偏器的取向使得通过的光量极大时,称它们为平行(此时=00)。当二者的取向使系统射出的光量极小时,称它们为正交(此时=900)。(四)布儒斯特角光线斜射向非金属介质的表面,当入射角是某一数值时,其反射光为线偏振光,该入射角叫起偏角,又称布儒斯特角。tgn2/n1以自然光入射两种介质的界面,其反射光和折射光通常都是部分偏振光。五、实验目的:(一)理解光的各种偏振特性;(二)学会鉴别圆偏振光、线偏振光、椭圆偏振光和部分偏振光;(三)验证马吕斯定律;(四)通过测布儒斯特角求材料的相对折射率。六、实验内容:(一)观察起偏和消光现象;(二)鉴别圆偏振光、线偏振光、椭圆偏振光和部分偏振光;(三)验证马吕斯定律;(四)了解 1/4波片和1/2波片的作用;(五)通过测布儒斯特角求材料的相对折射率。七、实验器材(设备、元器件):半导体激光器 1个,具有测量垂直旋转角度功能的偏振片 2个、1/4波片1个和1/2波片1个,带底座玻片 1个,布儒斯特角专用旋转工作台和转动支架 1个,普通光具座若干,光学导轨(两组合用) 1条,光强传感器和相对光强测量仪 1套。八、实验步骤:进行以下操作时,应保证激光束与光学导轨平行,且激光束垂直穿