四川大学探索型物理实验 光的偏振特性研究论文
7页1、文章题目 光的偏振特性研究姓名 邓宇轩 学号 1043052125电话 15884575710邮箱 389524835的偏振”这一应用性较高的课题; 光的偏振特性研究邓宇轩建筑与环境学院 1043052125摘 要:该实验利用偏振片,半导体激光器和光学探头组成的光学实验平台验证了马吕斯定律,并在此基础上探究了1/2波片,1/4 波片的光学特性和半导体激光器的偏振特性,最后由实验得到一些创新想法。关键词:光的偏振;马吕斯定律;半导体激光器;偏振特性;光污染 of of 1043052125n of a is on of in , of , by of 引言:这学期选了探索型物理实验和综合设计与创新物理实验,本文为光的偏振特性研究实验的结课作业。如今光的偏振应用在社会的各个领域,作为工科生有必要对这门科学有一个较为详尽的了解。本实验主要是用激光发射器对光的偏振特性进行探究,观察光的偏振现象,掌握利用偏振器来调节光强度的方法和了解产生偏振光的方法,了解检验偏振光的原理和方法,实验后能够在能力范围内得出一些有价值的猜想。正文:光作为一种电磁波是横波,光振动方向与传播方向垂直。光的偏振特性对光在
2、介质中的传输、反射和折射有很大影响。马吕斯定律是1808年提出来的,其具体表述为:当入射到检偏器的线偏振光光强度为 经过检偏器后的出射强度为 入射线偏振光的振动方向和检偏器透振方向夹角为 ,则有: 1电矢量 E 和磁矢量 H 的振动方向都与光波的传播方向 V 垂直(如图1) 。因为光对物质作用主要是由于电矢量 E 产生,因此通常用电矢量 E 代表光的振动方向(在光学中常将电矢量称为光矢量) 。把光的振动方向与传播方向构成的平面,称为振动面。光有五种偏振态,即自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。其中线偏振光、圆偏振光又可看作椭圆偏振光的特例。若光矢量的取向与大小都随时间作无规则的变化,各方向的取向几率相同,而且各取向上光矢量振幅的时间平均值相等,则称为自然光。若光矢量在某一确定的方向上最强,且各方向的电振动无固定的位相关系,则称为部分偏振光。若光矢量固定在某一平面内振动,则称为平面偏振光或线偏振光。如果光矢量方向随时间作有规则的改变,其末端在垂直于传播方向的平面内的轨迹呈椭圆或圆,这样的光分别称为椭圆偏振光和圆偏振光。 面)偏振光的产生偏振器:获得偏振光的途径很多。当光在
3、不同介质的界面上发生反射、折射时,只要满足一定的条件,就可以产生部分偏振光乃至线偏振光。在实际工作中,常采用专门的偏振器来获得具有固定振动面的平面偏振光。偏振器可以用天然的双折射晶体产生,如沃拉斯顿(镜、洛松(镜、尼科耳(镜、格兰(镜等。由于天然双折射晶体体积不大,而且价格较高,因而利用天然晶体制作的棱镜偏振器仅用于需要高质量偏振光的地方。实验发现有些材料对不同偏振状态的光有选择吸收的性质。例如,天然的电气石晶体和硫酸碘奎宁晶体。当光矢量与晶体的光轴平行时,光被晶体吸收较少,而光矢量与晶体的光轴垂直时,光被吸收较多。这种性质叫做晶体的二向色性。常见的偏振片是在拉伸了的赛珞基片上蒸镀一层硫酸碘奎宁小晶粒,利用基片的应力使晶粒的光轴定向排列,构成面积较大的偏振片。由于部分有机化合物晶体具有二向色性,易于大面积制作,且价格便利,因而得到广泛应用。自然光经过偏振片,其透射光基本上变为线偏振光。这种偏振片既可作为光的起偏器也可作为光的检偏器。它能够吸收某一振动方向的光而透过与此垂直方向振动的光。偏振器可以透过光振动的方向,称为透振方向。偏振器按其在应用时所起的作用不同而叫法不同:用来产生偏振光的
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