大物实验光的偏振实验报告.docx

实验名称 光的偏振姓名 学号—专业班 实验班 组号 教师 成绩一批阅教师签名 批阅日期 一、实验目的：1•熟悉偏振片和波片的工作原理；2•搭建合适的实验光路；3.光的不同偏振态的转换与检测；4•学习线偏振光的偏振片起偏和检测方法，验证马吕斯定律；5•观测半波片对线偏振光振动面的旋转作用；6•利用1/4波片产生圆偏振光和椭圆偏振光二、实验原理：1.产生偏振光的元件：一个方法是利用光在界面反射和透射时光的偏振现象反射光中的 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如下图所示：第二种是光学棱镜，如格兰棱镜格兰棱镜由两块方解石直角棱镜构 成，两棱镜间有空气间隙，方解石的光轴平行于棱镜的棱自然光 垂直于界面射入棱镜后分为o光和e光，o光在空气隙上全反射，只 有e光透过棱镜射出如图：它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂 直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光。

2.波晶片又称位相延迟片，是改变光的偏振态的元件它是从单轴晶体中 切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度vo,ve不同（所以 折射率也就不同），所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不 同当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光延迟量为：A 二丁（％ _ 耳）#若满足（％ -％）d = ± W 即心=2|imr ±中我们称之.为A/4/i ,若满足〔叫 一 %）d - mA + A/2 t 即 A l 2niTT +「我 fl'J 称 Z 为 A/2 ）\ ,若満足 （nB -na）d = m2 ± A, U|JA = 2mjT ± 我们称之为全波片（皿为整数〉|3. 马吕斯定律7 = 70 COS2 e4. 光的五种偏振态自然光是各方向振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在 垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方 向占有优势•若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方 向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是 在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动•部 分偏振光可以看作自然光和线偏振光混合而成，即它有某个方向 的振幅占优势圆偏振光和椭圆偏振光是光矢量末端在垂直于传 播方向的平面上的轨迹呈圆或椭圆。

三、 实验仪器光源、两个偏振片、1/2波片、1/4波片、光屏四、 实验内容与步骤：1 •研究入/4波片对偏振光的影响：(1) 按光路图使偏振片A和B的偏振轴正交(消光)然后插入一片 入/4波片C(实际实验中要使光线尽量穿过元件的中心)2) 以光线为轴先转动C使消光，然后使B转过360°观察现象3)再将C从消光位置转过15°、30°、45°、60°、75°、90°，每次都将B转过360°，观察实验现象4)将1/4波片偏离快/慢轴30°，产生椭圆偏振光，然后旋转检偏 器一圈，每隔10°，定量测量0~360°内光强变化2 •研究入/2波片对偏振光的影响：(1) 使偏振片A和B的偏振轴正交(消光)，并在B和A之间再插入一 个入/2波片C2) 以光线为轴将入/2波片C转动任意角度破坏消光现象，再将B 转动360°，观察消光现象3) 验证马吕斯定律(4) 将1/2波片偏离快/慢轴30°，产生椭圆偏振光，然后旋转检偏 器一圈，每隔10°，定量测量0~360°内光强变化五、数据记录与处理II■实验敖锯表梧硏初斗疫月趾伦扼光的彫吃：2、關光■绘为抽先转动匚使淌光，然后使吕转过充旷五宪现皐："答案选项：A:輝发生变比但不消光住光强发生变嗨謎翊没有牡变化D：某位晝苒 光其他位S肖光匡礴園偏振光巳圍偏振光G:线融光H：部分偏振光k按光證圉使1鬲振片氏和B的偏振*日P交(消光)<■撚后插入一波片口实師实验中要便光线反豎穿 过元件的中心h3.将匚从消光恤苣砖过15] 30\ 4〒、&)\ 75\ 90。

"頁我都将B转过360°,观察实验現越，将上面 几农的宴验结果记录在表中逋需片c伽曲1」15306C7590詞偏振片阻t视察到的现漿B -A ”A ，€ VA 〒B T通过C后光的惋振态G ”t :It〒卜 TJIE -E -G T国偏光和WS国偏乐光胸产生将匚从消光位3军謝151 30\ 45\ &0\ 75\ 90\每次都擀5转过弼丁「观察买验现©将上 面几次转动时实验结果记录在表中(请囲相应的答龜偏振片A5罐酝方向为0°]实翩据志格耳沁液片对偏振托的影响1 :使悔振片A和吕的偏振轴丘交（消光）・井在A和B之间描入一亍用2浪片匚2 :以光统为铝将A/2液片转动任意角蛊.破坏消光现疑.再将B转动』抄.观察消光规孰 改变匚认/2 渡片）的慢｛或勵钿与激光摂动方向之间的夹隹匕硬宾分别划5] 30\斗沢60\ 75\ 90\ 120\转动B到消光feWr记录角庚0：并将记录填人下表：逓处锻片前愷娥快｝轴与無片A的方向之间的夹角已德茸龙别为1灵30 \ 45\ 60\ 75\ 90\ 120\轉动B到消光（姐仇记暈角處归井记駅数甌实觸据填写（第夫于等于目小于1帥之间的直輪赧片AflQ透振方向为0°）SfePskA的方向的夹角日I5304S607S90120朋到消光匹V1120ISO0306090ISO濺片舌版动方向转过的角夷306090603006d马吕斯定律1/4波片，30°1/2波片，30°检偏器位置光强1光强2光强3049.9831.2412.51048.4834.5720.652044.1436.7429.333037.4937.4937.494029.3336.7444.145020.6534.5748.486012.531.2449.98705.8527.1648.48801.5122.8244.1490018.7437.491001.5115.4229.331105.8513.2520.6512012.512.512.513020.6513.255.8514029.3315.421.5115037.4918.74016044.1422.821.5117048.4827.165.8518049.9831.2412.519048.4834.5720.6520044.1436.7429.3321037.4937.4937.4922029.3336.7444.1423020.6534.5748.4824012.531.2449.982505.8527.1648.482601.5122.8244.14270018.7437.492801.5115.4229.332905.8513.2520.6530012.512.512.531020.6513.255.8532029.3315.421.5133037.4918.74034044.1422.821.5135048.4827.165.8536049.9831.2412.5马吕斯定律光强11/2波片，30°光强3六、分析与讨论1自然光和圆偏振光都可看成是两个等幅垂直偏振的合成，它们之 间的主要区别是什么？部分偏振光和椭圆偏振光呢？答：自然光的振动方向是无规律的，圆偏振光是由相位差为90°的合 成。

部分偏振光是自然光和偏振光的混合椭圆偏振光是相位差既 不是0°，也不是90°的整数倍。