偏振光的产生和检验

                          

一．实验目的

1、  掌握偏振光的产生原理和检验方法,观察线偏振光

2. 验证马吕斯定律，测量布儒斯特角；

二．实验原理

1.光的偏振性

光波是波长较短的电磁波，电磁波是横波，光波中的电矢量与波的传播方向垂直。光的偏振观象清楚地显示了光的横波性。光大体上有五种偏振态，即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。而线偏振光和圆偏振光又可看作椭圆偏振光的特例。

（1）自然光

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实 验 报 告

姓 名：**

班 级：

学 号：**

实验成绩：

同组姓名：**

实验日期：20**-3-3

指导老师：助教10

批阅日期：

偏振光学实验

【实验目的】

1. 观察光的偏振现象,验证马吕斯定律

2. 了解1/2波片,1/4波片的作用

3. 掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测.

【实验原理】

1． 光的偏振性

光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度E 称为光矢量。在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态（见图2）。

 　　　　　　　　　　

2．偏振片

  　虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二向色性。）。偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。实际上，起偏器和检偏器是通用的。

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偏

振

光

学

实验报告

 

力9 夏晶2009011636
偏振光学实验

实验目的

1．  理解偏振光的基本概念，偏振光的起偏与检偏方法；

2．  学习偏振片与波片的工作原理与使用方法

实验原理

1．光波偏振态的描述

一个单色偏振光可以分解为两个偏振方向互相垂直的线偏振光的叠加，即

                          ①

式中为方向偏振分量相对于方向偏振分量的位相延迟量，分别是两偏振分量的振幅，为光波的圆频率。

对于单色光，参数、就完全确定了光波的偏振状态。以下讨论中取。

当时，式（1）描述的是一个线偏振光，偏振方向与x轴的夹角称为线偏振光的方位角（如图1所示）。

当且时，式（1）描述的是一个圆偏振光，其特点是电矢量以角速度旋转，电矢量的端点的轨迹为一圆。的正负决定了电矢量的旋向，时为右旋偏振光，时为左旋偏振光（迎着光的方向观察，如图2所示）。

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实验报告

姓名： *****     班级： *****    学号： *****   实验成绩：

同组姓名：****    实验日期：*****    指导教师：       批阅日期：

偏振光学实验

 

【实验目的】

1．观察光的偏振现象，验证马吕斯定律；

2．了解1 / 2 波片、1 / 4 波片的作用；

3．掌握椭圆偏振光、圆偏振光的产生与检测。

【实验原理】

    1．光的偏振性

光是一种电磁波，由于电磁波对物质的作用主要是电场，故在光学中把电场强度E 称为光矢量。在垂直于光波传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢量保持一定振动方向上的状态称为偏振态。如果光在传播过程中，若光矢量保持在固定平面上振动，这种振动状态称为平面振动态，此平面就称为振动面（见图１）。此时光矢量在垂直与传播方向平面上的投影为一条直线，故又称为线偏振态。若光矢量绕着传播方向旋转，其端点描绘的轨道为一个圆，这种偏振态称为圆偏振态。如光矢量端点旋转的轨迹为一椭圆，就成为椭圆偏振态（见图2）。

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实验题目：偏振光的研究        实验者：PB08210426 李亚韬

实验目的：掌握分光计的工作原理，熟悉偏振光的原理和性质。验证马吕斯定律，并根据布儒斯特定律测定介质的折射率。

实验原理：

为了研究光的偏振态和利用光的偏振特性进行各种分析和测量工作，需要各种偏振元件：产生偏振光的元件、改变光的偏振态的元件等，下面分类介绍。

1        产生偏振光的元件

在激光器发明之前，一般的自然光源产生的光都是非偏振光，因此要产生偏振光都要使用产生偏振光的元件。根据这些元件在实验中的作用，分为起偏器和检偏器。起偏器是将自然光变成线偏振光的元件，检偏器是用于鉴别光的偏振态的元件。在激光器谐振腔中可以利用布儒斯特角使输出的激光束是线偏振光。

    将自然光变成偏振光的方法有很多，一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象。我们的先人在很早就已经对水平面的反射光有所研究，但定量的研究最早在1815年由布儒斯特完成。反射光中的垂直于入射面的光振动（称s分量）多于平行于入射面的光振动（称p 分量）；而透射光则正好相反。在改变入射角的时候，出现了一个特殊的现象，即入射角为一特定值时，反射光成为完全线偏振光（s分量）。折射光为部分偏振光，而且此时的反射光线和折射光线垂直，这种现象称之为布儒斯特定律。该方法是可以获得线偏振光的方法之一。如图1所示。因为此时   ，， ，若n₁=1（为空气的折射率），则

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实验数据 0° 1 69.5 2 69.0 3 68.0 4 70.0 30° 1 64.0° 2 63.5° 3 63.0°

30° 19.0 20.0 18.5 19.5

45° 94.5° 95.0° 95.0° 45° 2.5 1.0 3.0 1.5

90° 4.5° 5.5° 2.0° 60° 3.0 2.5 4.0 2.5 90° 52.0 52.0 51.0 53.0 120° 84.0 82.0 83.0 85.0 135° 89.0 88.0 90.0 90.0 150° 88.0 86.0 87.0 86.5 180° 64.0 66.0 66.0 65.0

思考题

1. 研究光的偏振特性有何意义？有哪些实际应用？

研究光的偏振性质可以把它用于各个领域,例如利用偏振光读出光盘记录的信息;利用偏 振光放立体电影和做糖度计;利用偏振光分析物质内部产生的应力的光弹性学;利用偏振光的反射研究表面状态等.由于偏振光具有包括偏振方向在内的更多的信息,偏振光可作为高效 信息的传输和测试手段,而用计算机进行控制处理,又能将复杂的偏振光通过计算机界面直观地显示出来

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福 建 工 程 学 院

实 验 报 告

 

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