偏振光分析试做报告

偏振光分析

实验目的

1. 观察光的偏振现象，熟悉偏振的基本规律。

2. 验证布儒斯特定律，测定玻璃的折射率。

3. 了解产生与检验偏振光的器件，掌握产生与检验偏振光的原理与方法。 实验原理

1. 偏振光的基本概念

在发光过程中，有些光的振动面在某个特定方向上出现的几率大于其他方向，即在较长时间内电矢量在某一方向上较强，这种的光称为部分偏振光，还有一些光，其振动面的取向和电矢量的大小随时间作有规律的变化，而电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆。这种光称为椭圆偏振光或圆偏振光。

线偏振光 自然光 部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光 图1 2. 获得偏振光的常用方法

（1） 反射起偏器（或透射起偏器） （2） 晶体起偏器

（3） 偏振片（分子型薄膜偏振片） 3. 偏振光的检测

按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为

θ20cos I I =

根据透射光强度变化的情况，可以区别光的不同偏振状态。 4. 偏振光通过波晶片时的情形 （1） 波晶片

（2） 光束通过波片后偏振态的改变

①各种偏振光垂直入射并经过λ/4波片后偏振状态的 变化情况：

②1/2波片的作用

当以平面偏振光垂直入射到1/2波片上时，如果光振动面与波片光轴成θ角，则通过波片的光仍为平面偏振光，但其振动面转动了二倍θ角，如果θ=450，则出射光的振动面与入射光的振动面垂直。 实验仪器

光学平台及底座、He —Ne 激光器（632.8nm ）、偏振片（起偏器、检偏器）、可变口径维架、、X 轴旋转二维架（两个，波片也需要一个）白屏、1/4、1/2波片各一片、公用底座（波片使用） 实验内容

1. 验证马吕斯定律。

2. 考察平面偏振光通过λ/2波长时的现象。

3. 用波长片产生圆偏振光和椭圆偏振光。 注意事项：

1. 激光束光线集中、亮度大，实验时不可用眼睛直视。 2．偏振片、玻璃片等要轻拿轻放，防止打碎。

3. 所有的镜片、光学表面等应保持清洁、干燥，严禁用手或他物触碰，以免污损。 预习思考题

1本实验为什么要用单色光源照明？根据什么选择单色光源的波长？若光波波长范围较宽，会给实验带来什么影响？

答：两束光通过晶体后就有位相差l n n e )(20-=λ

π

σ

实验数据

表1：验证马吕斯定律数据

21N N 正交

表2：平面偏振光通过λ/2波片数据

21N N 正交，插入波片后消光

表3：平面偏振光通过λ/4波片数据

21N N 正交，插入波片后消光

数据分析

由表1作出出射光功率P 与θ2

cos 的关系曲线是一直线，验证了θ2

0cos I I =。表2表示线偏振光通过λ/2波片

后仍是线偏振光但是出射光振动面较入射光振动面转过了θ2角。表3表明当波片位置在30度时，出射光是椭圆偏振光，作出的图形是一花生形椭圆。当波片位置在45度时，出射光是圆偏振光，作出的图形是一近似圆。当波片位置在90度时，出射光是线偏振光，从数据上看满足θ2

0cos I I =。

误差分析:

产生误差的主要原因有以下几个方面：①X 轴旋转二维架上刻度读数不准确；②

λ4

1

波片位不一定在45度角上；③光功率接收仪自身因素使用时间长后读数不稳定和不准确；④电源不稳定使得光功率接收仪读数不稳定和不准确。

实验中现象的分析和处理

21N N 正交不能完全消光，实验中当看到光最弱时为正交位置。

其他可研究课题 课后思考题

1. 在确定起偏角时，若找不到全消光的位置，试根据实验条件分析原因。

2.试说明椭圆偏振光通过1/4 波片后变成平面偏振光的条件。

答：波片光轴与椭圆偏振光的长轴或短轴一致时，出射光为平面偏振光。

3.自然光垂直照射在一个1/4 波片上，再用一个偏振片观察该波片的透射光，转动偏振片360°，能看到什

么现象？固定偏振片转动1/4 波片360°，又看到什么现象？为什么？