文档介绍：偏振光的观测与研究
偏振光的理论意义和价值是,证明了光是横波。同时,偏振光在很多技术领域得到了广泛的应用。如偏振现象应用在摄影技术中可大大减小反射光的影响,利用电光效应制作电光开关等。
【实验目的】
,加深对光波传播规律的认识。
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【实验仪器】
光具座、激光器、光点检流计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、观测布儒斯特角装置、带小孔光屏、钠光灯。
【实验原理】
按照光的电磁理论,光波就是电磁波,电磁波是横波,所以光波也是横波。在大多数情况下,电磁辐射同物质相互作用时,起主要作用的是电场,因此常以电矢量作为光波的振动矢量。其振动方向相对于传播方向的一种空间取向称为偏振,光的这种偏振现象是横波的特征。
图3-26 自然光
根据偏振的概念,如果电矢量的振动只限于某一确定方向的光,称为平面偏振光,亦称线偏振光;如果电矢量随时间作有规律的变化,其末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆(或圆),这样的光称为椭圆偏振光(或圆偏振光);若电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化,各方向的取向率相同,称为自然光,如图3-26所示;若电矢量在某一确定的方向上最强,且各向的电振动无固定相位关系,则称为偏振光。

(1)非金属镜面的反射,当自然光从空气照射在折射率为n的非金属镜面(如玻璃、水等)上,反射光与折射光都将成为部分偏振光。当入射角增大到某一特定值φ0时,镜面反射光成为完全偏振光,其振动面垂直于射面,这时入射角φ称为布儒斯特角,也称起偏振角,由布儒斯特定律得:
(3-51)
其中,n为折射率。
(2)多层玻璃片的折射,当自然光以布儒斯特角入射到叠在一起的多层平行玻璃片上时,经过多次反射后透过的光就近似于线偏振光,其振动在入射面内。
(3)晶体双折射产生的寻常光(o光)和非常光(e光),均为线偏振光。
(4)用偏振片可以得到一定程度的线偏振光。
、波片及其作用
(1)偏振片
偏振片是利用某些有机化合物晶体的二向色性,将其渗入透明塑料薄膜中,经定向拉制而成。它能吸收某一方向振动的光,而透过与此垂直方向振动的光,由于在应用时起的作用不同而叫法不同,用来产生偏振光的偏振片叫做起偏器,用来检验偏振光的偏振片叫做检偏器。
按照马吕斯定律,强度为I0的线偏振光通过检偏器后,透射光的强度为:
(3-52)
式中为入射偏振光的偏振方向与检偏器偏振化方向之间的夹角,显然当以光线传播方向为轴转动检偏器时,透射光强度I发生周期性变化。当=0°时,透射光强最大;当=90°时,透射光强为极小值(消光状态);当0°<<90°时,透射光强介于最大和最小之间。
自然光通过起偏器后可变为线偏振光,线偏振光振动方向与起偏器的透光轴方向一致。因此,如果检偏器的透光轴与起偏器的透光轴平行,则在检偏器后面可看到一定光强,如果二者垂直时,则无光透过,如图3-27所示。其中(a)图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2平行的情况;(b)图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2垂直的情况。此时透射光强为零,此种现象称为消光。在实验中要经常利用“消光”现象来判断光的偏振状态。
图