文档介绍：实验七偏振现象的观测与分析一、实验目的1观察光的偏振现象,加深对偏振光的了解;2掌握产生和检验偏振光的原理和方法。二、实验仪器氦氖激光器、偏振片(2片)、半波片、光屏、凸透镜三、实验原理1能使自然光变成偏振光的装置或器件,称起偏器;用来检验偏振光的装置或器件,称检偏器。按光的振动状态不同,可分为自然光,线偏振光,部分偏振光,圆偏振光和椭圆偏振光。沿同一方向传播的两列频率相同的线偏振光,如果他们的振动方向垂直且具有固定的相位差ΔΦ,当ΔΦ=kπ(k=0,±1,…)合成光矢量末端的轨迹是一条直线,称为线偏振光,当ΔΦ=(2k+1)π/2,且振幅相等时,合成光矢量末端的轨迹是圆,称为圆偏振光,其它情况当ΔΦ≠kπ和ΔΦ≠(2k+1)π/2时则为椭圆偏振光。如图1所示。(其中点表示垂直于纸面振动的光,直线为平行于纸面振动的光)2偏振片:对某一方向的光有强烈的吸收,而对与之垂直的光振动则吸收很少,这样的波片称偏振片。因此偏振片基本上只允许某一特定方向的光振动通过,这一方向称之为偏振片的偏振方向。3由晶体双折射产生偏振一束光照射到晶体上会产生双折射现象,出来两束光线,一束o光,一束e光。O光遵从折射定律,e光不遵从折射定律。光轴:晶体内存在一个特殊方向,光沿该方向传播时不产生双折射现象。主平面:由光线和光轴组成的平面。O光的光振动垂直与主平面,e光的光振动在主平面内。4半波片的原理如图(2)所示,当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行光轴的双折射晶片时,若振动方向与晶片光轴的夹角为α,则在晶片表面上o光和e光的振动分别为Asinα和Acosα,它们的相位相同,进入晶片后,o光和e光虽然沿同一方向传播,但具有不同的速度,因此,经过厚度为d的晶片后,o光和e光之间将产生相差δ。而且有:dnneo)(2?????自然光:部分偏振光:线偏振光:图1式中λ表示光在真空中的波长,no和ne分别为晶体中o光和e光的折射率。若晶片的厚度使产生的相差δ=(2k+1)π,k=0,1,2,…,这样的晶片称为半波片。四、实验步骤1、固定N1转动N2,观察白屏上出现的现象;2、调节N1和N2正交,在N1,N2间平行放置半波片,以光线方向为轴将半波片转360度,记录出现消光的次数和相对N2的位置;3、使N1,N2正交,半波片的光轴和N1成α(10o或15o)角,转动N2使之再次消光,记录N2的位置,改变α角,每次增加10o或15o,同上测量,直至=90o;4、记录以上步骤中所观察的现象。五、问题与讨论1、起偏器和检偏器是不同的器件吗?2、半波片和半波带有什么区别?波片,原理是双折射,作用是旋转入射偏振光的偏振方向。入射到波片上的光如果与波片光轴夹角为θ,那么出射光相对入射光旋转2θ。因此如果光轴和起偏器的偏振轴平行,过了起偏器,偏振方向就是光轴方向,透过的光偏振不改变(θ=0,那么2θ=0)所以由于光轴和起偏器的偏振轴平行,这里半波片等于没起作用。光的偏振实验中,如果在一组相互正交的偏振片之间插入一块半波片,使其光轴和起偏器的偏振轴平行,则透过检偏器的光斑还是暗的。因为经过起偏器后的线偏振光的偏振方向与波片光轴平行,与波片光轴垂直方向没有分量,此时不发生双折射效应,经过波片后仍然是原方向振动的线偏振光,所以消光。将检偏器旋转90度后,光斑的亮暗有变化,变亮,因为经过波片后仍然是原方向振动