大学物理实验报告系列之偏振光的分析

大学物理实验报告【实验名称】偏振光的分析【实验目的】1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，加深对光的偏振现象的认识。2．学习直线偏振光的产生与检验方法，了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法。【实验仪器】He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、632.8nm的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。【实验原理】1．光的偏振状态偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。它是横波的重要特性。光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。直线偏振光垂直通过波片的偏振状态入射线偏振光的振动方向与波片光轴间的夹角波片厚度d出射光的偏振状态0°，90°任意与入射光的偏振状态相同任意全波片与入射光的偏振状态相同45°1/2波片转过90°的直线偏振光1/4波片圆偏振光其它值内切于正方形的椭圆偏振光≠0°，≠45°，≠90°1/2波片转过2的直线偏振光1/4波片正椭圆偏振光，长短轴之比为tg，ctg其它值内切于边长比为tg的矩形的椭圆偏振光3.鉴别各种偏振光的方法和步骤第一步旋转检偏器360°第二步在检偏器前插放1/4波片（Ⅱ）第三步再旋转检偏器360°结论光强度无变化光轴取向任意两最亮两消光（各相差180°）圆偏振光光轴取向任意光强度无变化自然光光轴取向任意两最亮两暗（各相差180°）自然光加圆偏振光两最亮两消光（各相差180°）直线偏振光两最亮两暗（各相差180°）然后,使检偏器透振方向与暗方向平行旋转1/4波片，使光强度最暗，即使1/4波片（Ⅱ）光轴与检偏器透振方向平行或垂直两最亮两消光（各相差180°）椭圆偏振光【实验内容】1．测定玻璃对激光波长的折射率2．产生并检验圆偏振光3．产生并检验椭圆偏振光【数据表格与数据记录】123456725025025025025025025030830730730630830730658308250211pi57307250212pi57307250213pi56306250214pi58308250215pi57307250216pi56306250217pi57771pppiii5399.157tantannip波长为632.8nm时玻璃对于空气的相对折射率为1.5399。现象：两次最亮，两次消光。结论：圆偏振光如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。现象：两次亮光，两次消光结论：椭圆偏振光现象：两最亮，两次消光结论：线偏振光【小结与讨论】1.实验测的了632.8nm时玻璃对空气的折射率为1.5399。2.单色自然光经过起偏器和检偏器，旋转检偏器一周，发现光电流相应出现两次消光现象，是分析其原因。答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为2和3时，根据马吕斯定律20cosII可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作，搞清了几种偏振光的区别，以及怎样得到他们。