偏振光的原理及应用ppt课件

大学物理实验
实验仪器
光学实验导轨、二维可调半导体激光器、激光功率指示计、 偏振片、1/4波片、白屏
大学物理实验
实验内容
1. 起偏与检偏 观察起偏器与检偏器的偏振化方向变化时光斑强度的变化
2. 验证马吕斯定律 记录起偏器与检偏器的偏振化方向夹角每变化10 时 光斑强度的变化，并作图。
3.用1/4波片产生圆偏振光与椭圆偏振光 观察起偏器偏振化方向与1/4波片光轴方向夹角变化时光 斑强度的变化，并判断透过1/4波片的光的偏振状态。
电矢量E
0 至 9 椭圆偏振光
4
Ex0
Ey0
,

(m
1)
2
圆偏振光
Ex0 Ey0 自然光 随时间改变
Ex0 Ey0 部分偏振光
为两分量之相位差
实际上，部分偏振光包含线偏振光与自然光。
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自然光 由构成自然光源（如日光，各种照明灯等）的大量 分子或原子发出的光波的合成，这些分子或原子的热运 动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个 方向的几率相等。
偏振片 ： 涂有二向色性材料的透 明薄片，上述特殊方向称为偏振片的偏 振化方向。
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大学物理实验 3. 由晶体双折射产生偏振
某些各向异性透明晶体（如方解石、石英等）沿不同方向 其光学特性有所不同。一束单色光入射于这种晶体时会产生两束 平面偏振光(o光、e光)，并以不同的速度在晶体内传播，称为双折射现象。 o光：满足折射定律，称为寻常光。 e光：不满足折射定律，称为非常光。
实验原理
四、移相器件-波片和圆偏振光、椭圆偏振光的产生
波晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分 成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。
在晶片中，o光与e光传播方向相同，由于传播速度不同，经过厚度为d
的晶片后，o光与e光之间将产生位相差

2 o
(no
v
E
二互相垂直方向是任选的。
符号表示
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部分偏振光 某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动 占优势的光为部分偏振光 .
符号表示
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偏振光（平面偏振光、线偏振光、完全偏振光） 光振动只沿某一固定方向的光 .
符号表示
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椭圆偏振光
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圆偏振光
线偏振光、圆偏振光都是椭圆偏振光在特殊情况下的表示
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实验原理
二、平面偏振光的产生
1. 由反射和折射产生偏振
自然光入射到透明介质 (如玻璃)表面，其反射光和 折射光一般为部分偏振光。
tgi0 n2/n1
反射光接近于完全偏振光， 其偏振面垂直于入射面， 该入射角称为布儒斯特角。
大学物理实验 2. 由二向色性晶体的选择吸收产生偏振
二向色性 : 某些物质能吸收某一 方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直 的光振动通过, 这种性质称二向色性。
ne
)d
光轴

波片
检偏器
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(2k1),(k0,1,2 )
2
1/4 波片
4
0,
2
线偏振光通过后可合成椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光
(2 k 1 ),(k 0 ,1 ,2 )
1/2 波片或半波片
线偏振光通过后仍为线偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过2 角
大
1/4波片转过的角度 （°）
学物理实验
使检偏器P2转过360时 透过1/4波片的光的偏
观察到的光强变化
振态
0
15
30
45
60
75
90
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偏振光的研究
大 学 物 理 实 光验 的偏振
偏振光的研究

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实验目的
1. 观察光的偏振现象，加深对偏振光的理解， 验证马吕斯定律。
2. 认识、了解产生和检验偏振光的器件及其 作用。
3. 掌握产生和检验线偏振光、椭圆偏振光和 圆偏振光的原理和方法。
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实验原理
一、光的偏振 光的波动性
光的干涉、衍射
光波（电磁波 ）是横波
光的偏振
如果设光波沿坐标系的z轴传播，由光波之横波性，
光波之电振动矢量必在垂直于z轴的xy平面内，显然电
振动矢量可以表示为 EExiEyj
x
式中，i，j分别为x, y方向
的单位矢量
y
E
z(k)
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m 线偏振光
Ex0 Ey0
随时 间不变
尼科耳（Nicol）棱镜
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实验原理
三、马吕斯定律
自然光通过起偏器P1时，成为光强为I0的线偏振光，在通过检偏器P2时，
则从P2透出光强I与两偏振片偏振化方向之间的夹角 ，有关，其关系为
马吕斯（Malus）定律：
I I0co2s 它表示改变角 可以改变透过检偏器的光强。
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