偏振光学实验报告
6页1、本文格式为Word版,下载可任意编辑偏振光学实验报告 偏振光得产生与检验 一试验目得 1、 把握偏振光得产生原理与检验方法,观看线偏振光 2、 验证马吕斯定律,测量布儒斯特角; 二试验原理 、光得偏振性 光波就是波长较短得电磁波,电磁波就是横波,光波中得电矢量与波得传播方向垂直。光得偏振观象清晰地显示了光得横波性。光大体上有五种偏振态,即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光与部分偏振光。而线偏振光与圆偏振光又可瞧作椭圆偏振光得特例。 (1)自然光 光就是由光源中大量原子或分子发出得。一般光源中各个原子发出得光得波列不仅初相彼此不相关,而且光振动方向也就是彼此不相关得,呈随机分布。在垂直于光传播方向得平面内,沿各个方向振动得光矢量都有。平均说来,光矢量具有轴对称而且匀称得分布,各方向光振动得振幅相同,各个振动之间没有固定得相联系,这种光称为自然光或非偏振光(见下图). 我们设想把每个波列得光矢量都沿任意取定得 x 轴与 y 轴分解,由于各波列得光矢量得相与振动方向都就是无规章分布得,将全部波列光矢量得重量与y 重量分别叠加起来,得到得总光矢量得重量 E x 与 E y 之间没有固定得相
2、关系,因而它们之间就是不相干得.同时 E x 与 E y 得振幅就是相等得,即 A x =A y 。这样,我们可以把自然光分解为两束等幅得、振动方向相互垂直得、不相干得线偏振光。这就就是自然光得线偏振表示,如下图(a)所示。分解得两束线偏振光具有相等得强度 I y ,又因 自然光强度 I=I x 所以每束线偏振光得强度就是自然光强度得 1/2,即 通常用图(b)得图示法表示自然光。图中用短线与点分别表示在纸面内与垂直于纸面得光振动,点与短线交替匀称画出,表示光矢量对称而匀称得分布。 (2)线偏振光 光矢量只沿一个固定得方向振动时,这种光称为线偏振光,又称为平面偏振光。光矢量得方向与光得传播方向所构成得平面称为振动面,如图()所示。线偏振光得振动面就是固定不动得,图(b)所示就是线偏振光得表示方法,图中短竖线表示光振动在纸面内,点表示光振动垂直于纸面。 (3)部分偏振光 这就是介于线偏振光与自然光之间得一种偏振光,在垂直于这种光得传播方向得平面内,各方向得光振动都有,但它们得振幅不相等,如图(a)所示。这种部分偏振光用数目不等得点与短线表示。在图(b)中,上图表示在纸面内得光振动较强,下
3、图表示垂直纸面得光振动较强.要留意,这种偏振光各方向得光矢量之间也没有固定得相得关系。 E y E X (4)圆偏振光与椭圆偏振光 这两种光得特点就是在垂直于光得传播方向得平面内,光矢量按肯定频率旋转(左旋或右旋)。假如光矢量端点轨迹就是一个圆,这种光叫圆偏振光(见图(a)。假如光矢量端点轨迹就是一个椭圆,这种光叫椭圆偏振光(见图(b). 2 2 、 布儒斯特角 为率射折从光当 n 1 得介质(例如空气)入射到折射率为 n 得介质(例如玻璃)交界面,而入射角又满意 时,反射光即成完全偏振光,其振动面垂直于入射面。 B 称布儒斯特角,上式即布儒斯特定律。明显, 角得大小因相关物质折射率大小而异.若 n 表示得就是空气折射率,(数值近似等于)上式可写成 Bn 2n 1反射光入射光图 3-1 3 3 、 马吕斯定律 假如光源中得任一波列(用振动平面 E 表示)投射在起偏器 P 上(如下图),只有相当于它得成份之一得 E y (平行于光轴方向得矢量)能够通过,另一成份 x( E cos )则被汲取。与此类似,若投射在检偏器 A 上得线偏振光得振幅为 E 0 ,则透过 A 得振幅为 E 0 os
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