光偏振的研究实验报告

福建工程学院实验报告

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2．改变偏振态的方法和器件

常见的起偏或检偏的元件构成有两种：

1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的

原理制成的；

2.偏振片。它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构

分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光.

实验报告内容

马吕斯定律：马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为I1 = I0 cos2α，其中的α是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角：

本次实验中我们用两块格兰棱镜充当起偏器和检偏器，通过硅光电池的响应电流检测偏光强度的方法来验证马吕斯定律。

由于

r

n

i

n

r

i sin

2

sin

1

,2/

0=

=π

则

1

2

cos

sin

cos

sin

tan

n

n

i

i

i

i=

=

=

γ

若n1为空气，则tg i0 = n2，这样，当介质折射率一定时，i0就唯一地被确定。

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波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度v o ,v e不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足(n e-n o)d=±λ/4，即Δ=±π/2我们称之为λ/4片，若满足(n e-n o)d=±λ/2，即Δ=±π，我们称之为λ/2片，若满足(n e-n o)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片。

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3．借助检偏器和1/4波晶片检验光的5种偏振态

1. 只用检偏器（转动）：

对于线偏光可以出现极大和消光现象。

对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。

对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。

2. 用1/4波晶片和检偏器（转动）：

对于非偏光（自然光）各方向光强不变。

对于圆偏光出现消光现象（原因）。

实验报告内容

对于部分偏光仍出现极大和极小现象。

对于椭圆偏光，当把1/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现象（原因）。

本实验原理共分三项：

(1) 偏振光原理

演示各种相位差的椭圆运动，可以调节X方向和Y方向上的振幅。按下“暂停”键可以暂停动态演示，按下“继续”键可以取消暂停。观察完毕后，按“返回”键退回主窗口。

(2) 偏振片性质

演示没有偏振片和两块偏振片的透振方向成不同角度下，光波通过的动态图象，按下“暂停演示”可以暂停动态的演示。

(3) 椭圆偏振光

演示光波通过波晶片后的出射的光波的图象，可以调节波晶片的快轴和慢轴的旋转角度。按下“动态演示”键后，进入三维的动态演示画面，在动态画面上任意点击鼠标可以暂停或继续画面的动态演示。看完波晶片的性质的演示之后，按“返回”键回到主窗口。

四、实验步骤：

内容一：起偏

将激光束投射到屏幕上，插入一偏振片。使偏振片在垂直与光束的平面内旋转，观察光强变化，判断从激光器中出射的光的偏振状态。

内容二：消光

在第一片偏振片和屏幕之间加入第二块偏振片，将第一片固定，旋转第二片，观察实验现象。是否能找到一个位置使光完全消失，此时两片偏振片之间有什么关系？鉴别线偏振光的方法你可以总结出来吗？

内容三：三块偏振片的实验

使两块偏振片处于消光位置，再在它们之间插入第三块偏振片，解释为什么这时有光通过，第三块偏振片取什么位置时能使光最强？最