光学综合实验报告
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2. 如何实现宽带（消色散）波片？ 答：宽带（消色散）波片常见的两种实现方法是晶体消色差波片和组合消色差波片。晶体波 片是利用双折射晶体的双折射率随波长变化的原理设计的， 因此它是由不同种材料组合的消 色差波片， 由于两种材料的色散不一样， 因此可以在很宽的波长范围内实现较为均匀的相位 延迟。石英、氟化镁晶体制作的晶体波片使用最多。组合波片是通过选择每个单片波片的延
二、 简要回答下列思考题 1. 由单块双折射晶体组成的四分之一波片厚度 d 与工作波长 ������0 之间的关系满足 ������������ − ������������ ������ = ������ + 1/4 ������0 ，其中m ≥ 0为整数。m = 0 时，波片厚度最薄，成为零级波片。从 应用性能来说，零级波片相比多级波片而言，有什么优势？石英在 633nm 波长对 o 光 和 e 光的折射率分别为������������ = 1.5428 和������������ =1.5519。若要构成一个中心波长为 633nm 的单 片零级波片，请计算器厚度？可否用两块较厚的双折射晶体实现零级波片？如何实现？ 答： ①零级波片相比多级波片而言，延迟量的波长敏感度低，温度稳定性高，接受有效角度大， 性能大大优于多级波片。 ②根据公式 ������������ − ������������ ������ = ������ + 1/4 ������0 ， 令 m=0， 将������������ = 1.5428 和������������ =1.5519，������0 =633nm 代入 式中，得到石英波片厚度������ =17.39μ m。 ③可以。 将一个晶体的快轴和另一个晶体的慢轴对准以消除全波光程差， 仅留下所需的光程 差。 这种波片可以在一定程度上改善温度对波片的影响， 但另一个结果是其增加了波片延迟 量对入射角度及波长的敏感性。
图 2 圆偏振光验证实验数据及拟合结果 ②步骤 9 中检偏器转过了 86 度，理论上应该是转过 90 度。 ③步骤 10 中理论上检偏器朝相反的方向旋转相同的角度， 即 30 度。 实验中 30±1 度都可以 消光。 综上所述，上述三个步骤中，实验结果和理论值都有一定的偏差，误差来源是多方面的，可 能是环境光的存在，光探测器或者人眼的分辨力有限等。
迟大小和光轴方向来实现消色差功能的， 它由多片同种材料组成， 每片材料可以选择双折射 晶体(石英、云母等)，也可以选用塑料延迟膜。
图 1 马吕斯定律验证实验数据及拟合结果 马吕斯定律Fra Baidu bibliotek理论曲线������������������������������������ = ������0 ������������������ 2 ������ = 0.5������0 + 0.5������0 sin (2������ − 45° )。由拟合报告可知，实 验数据与理论曲线的相关系数为 0.99969，拟合度较好。但是拟合报告中，y0=0.20566 ， A=0.19835，它们有差值，这是因为实验中存在背景光的影响。另外，因为偏振器的光轴方 向并不是零度，所以拟合曲线存在一定的相位角偏差。 2． 分析实验 3 中步骤 7、9 和 10 的数据，对比实验结果与理论数值，分析两者之间可能的 偏差及其产生原因。 答：①步骤 7 中旋转第二块偏振片时，由于进入第二块偏振片的光是圆偏振光，因此光功率 计的读数理论上应该是保持不变的。实验数据如图 2 所示，拟合结果表明读数基本不变，为 0.206±0.00137mW。
《光学综合实验》 实验结果分析及思考题
一、 实验结果分析 1． 根据实验 2 中步骤 4 记录的数据，给出I~θ曲线拟合结果，并与马吕斯定律的理论曲线 ������������������������������������ = ������0 ������������������ 2 ������对比，对可能存在的差异进行分析。 答：根据实验 2 中的步骤 4 记录的数据，用 Origin 软件画出数据的散点图，然后用正弦函数 进行拟合，结果如图 1 所示。
二、 简要回答下列思考题 1. 由单块双折射晶体组成的四分之一波片厚度 d 与工作波长 ������0 之间的关系满足 ������������ − ������������ ������ = ������ + 1/4 ������0 ，其中m ≥ 0为整数。m = 0 时，波片厚度最薄，成为零级波片。从 应用性能来说，零级波片相比多级波片而言，有什么优势？石英在 633nm 波长对 o 光 和 e 光的折射率分别为������������ = 1.5428 和������������ =1.5519。若要构成一个中心波长为 633nm 的单 片零级波片，请计算器厚度？可否用两块较厚的双折射晶体实现零级波片？如何实现？ 答： ①零级波片相比多级波片而言，延迟量的波长敏感度低，温度稳定性高，接受有效角度大， 性能大大优于多级波片。 ②根据公式 ������������ − ������������ ������ = ������ + 1/4 ������0 ， 令 m=0， 将������������ = 1.5428 和������������ =1.5519，������0 =633nm 代入 式中，得到石英波片厚度������ =17.39μ m。 ③可以。 将一个晶体的快轴和另一个晶体的慢轴对准以消除全波光程差， 仅留下所需的光程 差。 这种波片可以在一定程度上改善温度对波片的影响， 但另一个结果是其增加了波片延迟 量对入射角度及波长的敏感性。
图 2 圆偏振光验证实验数据及拟合结果 ②步骤 9 中检偏器转过了 86 度，理论上应该是转过 90 度。 ③步骤 10 中理论上检偏器朝相反的方向旋转相同的角度， 即 30 度。 实验中 30±1 度都可以 消光。 综上所述，上述三个步骤中，实验结果和理论值都有一定的偏差，误差来源是多方面的，可 能是环境光的存在，光探测器或者人眼的分辨力有限等。
迟大小和光轴方向来实现消色差功能的， 它由多片同种材料组成， 每片材料可以选择双折射 晶体(石英、云母等)，也可以选用塑料延迟膜。
图 1 马吕斯定律验证实验数据及拟合结果 马吕斯定律Fra Baidu bibliotek理论曲线������������������������������������ = ������0 ������������������ 2 ������ = 0.5������0 + 0.5������0 sin (2������ − 45° )。由拟合报告可知，实 验数据与理论曲线的相关系数为 0.99969，拟合度较好。但是拟合报告中，y0=0.20566 ， A=0.19835，它们有差值，这是因为实验中存在背景光的影响。另外，因为偏振器的光轴方 向并不是零度，所以拟合曲线存在一定的相位角偏差。 2． 分析实验 3 中步骤 7、9 和 10 的数据，对比实验结果与理论数值，分析两者之间可能的 偏差及其产生原因。 答：①步骤 7 中旋转第二块偏振片时，由于进入第二块偏振片的光是圆偏振光，因此光功率 计的读数理论上应该是保持不变的。实验数据如图 2 所示，拟合结果表明读数基本不变，为 0.206±0.00137mW。
《光学综合实验》 实验结果分析及思考题
一、 实验结果分析 1． 根据实验 2 中步骤 4 记录的数据，给出I~θ曲线拟合结果，并与马吕斯定律的理论曲线 ������������������������������������ = ������0 ������������������ 2 ������对比，对可能存在的差异进行分析。 答：根据实验 2 中的步骤 4 记录的数据，用 Origin 软件画出数据的散点图，然后用正弦函数 进行拟合，结果如图 1 所示。