偏振现象的观察和分析

当偏振片旋转时.
I不变？是什么光 I变，有消光？是什么光
I变，无消光？是什么光
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光学实验
三、平面偏振光通过检偏器后光光强的的变偏化 振
偏振光在通过检偏器后其光强如何变化？
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三. 平面偏振光通过检偏器后光强的变化
I0
P1
I1 P2
A1
P1的透振方向
I
A 2
2 P2的透
振方向
P1
A1 sin
A1
P2
将A1 分解为A1cosθ和A1sinθ，其中只有平行于检
A2 A1 cos
偏振A2分量可以通过检偏器。透过检偏器的光强为 I2=I1cos2θ——马吕斯定律
当θ为0 或 π 时，透射光最大；而当θ为π/2或 3π/2 时，透射光强为零，即当检偏器转动一周时 会出现两次消光现象。
光矢量
E
传播方向
线偏振光的表示方法
·
振动面
面对光的传播方向看
源自文库
(4）圆偏振光和椭圆偏振光
光波电矢量随时间作有规则的改变，且电矢量末端在垂直于 传播方向的平面上的轨迹呈圆形或椭圆形的光为圆或椭圆偏 振光.它们都可以看作是两个振动面相互垂直的、有一定相 位差的线偏振光的叠加。
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用偏光镜消除了反射 偏振光 使玻璃门内的
人物清晰可见
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实验原理
光的波动的形式在空间传播属于电磁波，
它的电矢量E与磁矢量 H 相互垂直。E 和 H 均垂直于光的传播方向，故光波是横波。
实验证明光效应主要由电场引起，所以电
矢量 E 的方向定为光的振动方向。
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一. 几种光
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当 1 (2k 1) , k 0,1, 2, 时，晶体称为1/4波片。一般从1/4波片
透射出的2光为椭圆偏振光，但是，当其振动面与波片的光轴夹角为 α=0 或
α=π/2时，透射光为平面偏振光；当其振动面与波片的光轴夹角为 α=π/4， 透射光为圆偏振光。
当 (2k 1) , k 0,1, 2, 时，晶体称为半波片。如果入射平面
二. 平面偏振光的产生
（1）非金属表面的反射和折射 光线斜射向非金属的光滑表面如水、玻璃等时，反射光和折
射光都会产生偏振现象，偏振的程度取决于光的入射角及反射
物质的性质。当入射角 满足关系：
tan n
布如斯特定律
时，反射光为平面偏振光。此时入射角 称为起偏角，n
为反射物质的折射率。
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反射光
ii
G的反射光为垂直入射面的振动较强的部分偏振光。 以反射光的传播方向为轴旋转偏振片N，当透过光强极大时偏振片的主截
面和反射光的振动较强的偏振面一致。
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2、验证马吕斯定律
使N1N2正交，记录照度计上的示值，将检偏器N2每转一角度（100） 记录一次，直至转动900为止，重复3次。数据表格如下：
光学实验
（3）由晶体双折射产生偏振
光进入各向异性介质（晶体）时，
双折折射射现现象 介质中出现两束折射光线的现象
叫做双折射。
iC
C
O光 e
光
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o光为寻常光， 遵守折射定律 ； e光为非寻常光， 不遵守折射定律
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检偏
用偏振器件分析、检验光的偏振态.
P
待检光
I
?
偏振化方向 (透光方向)
θ（0） 90 ………..
0
I（lx）
作光强 I 随cos2θ 的变化图，验证马吕斯定律。
注意：θ 为起偏器N1 的偏振化方向和检偏器N2的 偏振化方向的夹角。 N1N2正交时θ＝900
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3、圆偏振光和椭圆偏振光的产生和检验
（1）使用图4装置，调N1、N2正交使通过的光消失，在N1、N2间和 N1平行放置1/4波片； （2）以光线方向为轴转动波片消光； （3）转动N2 3600，观察并记录现象； （4）再将1/4波片从消光位置转过15度、 30度、45度、60度、75 度、90度，以光线方向为轴每次将N2转3600,记录观测到的现象，记 录光强最大值和最小值。
偏振现象的观察和分析
光学实验
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实验目的
1、观察光的偏振现象, 加深对理论知识的理解。 2、了解产生和检验偏振光的原理和方法及使用的元件。
实验仪器
氦氖激光器 偏振片 1/4波片 硅光电池 照度计 玻璃片 支架
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玻璃门表面的 反光很强
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用1/4波片观察光强变化表
1/4波片转 N2转一周,透射光强是否变化?
角
如何变化？
0° 15° 30° 45° 60° 75° 90°
Imax(lx) Imin(lx)
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注意事项
1、激光器需预热半小时。 2、调节各光学元件的等高共轴。
实验思考
偏振光的振动面与半波片光轴的交角为α，则从波片透射出的光仍为平 面偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过2α角。
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实验内容与步骤
偏振片的主截面：偏振化方向和光的传播方向 所对应的平面叫做与这条光线相对应的主截面
1、确定偏振片的主截面。
自然光在两各向同性媒介分界面上反射 时，反射光为部分偏振光，且反射光垂 直入射面的振动较强。
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四. 圆偏振光和椭圆偏振光的产生
波片：是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向切下的薄片
e
o
若平面偏振光垂直入射 波片，且其振动面与波
片的光轴夹角为 时，
则在波片内入射光就分
解为振动方向互为垂直
的两束平面偏振光，称
双折射现象
为o 光和e 光.
2
(n0
ne )d
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1．如何调节各元件的等高共轴？本实验各元件不能等高共 轴但要尽量共轴，为什么？
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（1） 自然光
振动在垂直于光的传播方向 的平面内可取所有可能的方 向，而且没有一个方向占优 势的光称为自然光。
•自然光的表示法
（2）部分偏振光
面对光的传播方向看
在某一方向振动占优势的光称为部分偏振光.
面对光 的传播 方向看
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•部分偏振光的表示法
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（3）线偏振光或平面偏振光 只在某一固定方向振动的光称为线偏振光或平面偏振光。
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（2）偏振片产生平面偏振光
产生偏振光的光学器件称为起偏器。常见的起偏器：偏振片
偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允许透过某一电 矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其 垂直振动的光。
起偏示意图：
P 自然光I0
···
1 I 2 I0
偏振化方向 (透光方向)
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