偏振光实验的计算机模拟.ppt

偏振光实验的计算机模拟 物理与电子工程学院光学实验室 指导教师： 颉录有 王翠花 学 生： 张临斌 马保宏 实验目的 观察光的偏振现象，研究偏振光特性及偏振光的原理和方法。 一、线偏振光的产生和特性验证 １、产生： 自然光以布儒斯特角入射到介质堆上时，透射光几乎是平面偏振光，它的电矢量平行于入射面。 目前为了提高激光的输出功率，在激光器中也采用了布儒斯特角的装置。本实验所用激光器属于这类激光器。即从激光器出来的就是线偏振光。 二、椭圆偏振光和圆偏振光的特性验证： 1、产生：线偏振光通过1/4波片一般产生椭圆偏振光，当 时产生圆偏振光. 2、检验： a、实验装置: ②圆偏振光的检验 调节偏振光的偏振方向和晶轴之间的夹角(其调节方法见1/4波片的特性验证),使其为450.转动检偏器一周,观察光强变化。 判断方法： 一束椭圆偏振光可以看成是两束振动方向垂直，振幅不同的线偏振光的叠加。设这两束线偏振光分别为 （8） 设A2＞A1，波片的晶轴方向和检偏器透振化方向均沿ｙ轴方向。进入1/4波片，每束光又分解为ｏ光和ｅ光，在晶片内的合振动为 （10） 射出晶片后，位相差为 对于正晶体，e光的主折射率大于o光的折射率，对于负晶体，e光的主折射率小于o光的折射率。本实验采用石英晶体（正晶体）做成的波片，下面分两种情况讨论： 四、研究?/2波片对线偏振光的作用 实验装置： （3）将起偏器和检偏器正交（出射光强为0），加入?/2波片转动?/2波片使出射光强为0，再将?/2波片转过15?破坏消光，再沿与?/2波片转动相同的方向转动检偏器，观察光强变化。 （4）依次将?/2波片转过30?、45?、60?、75?和90?破坏消光，再沿与?/2波片转动相反的方向转动检偏器，观察光强变化。 粉色曲线为?/2波片转过150时所测的数据曲线，红色为?/2波片转过300是所测的数据曲线，黄色为?/2波片转过450时所测的数据曲线，蓝色为?/2波片转过600时所测的数据曲线，绿色为?/2波片转过900时所测的数据曲线。据此可知，线偏振光垂直入射到?/2波片而透射后，仍为线偏振光。如果入射时振动面和晶轴之间的夹角为?，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2?角。 讨论： 转动检偏器，使出射在光强为0（消光状态），固定检偏器，并在激光器和检偏器之间加入?/2波片，将?/2波片旋转360?，出现四次极大，四次消光。这是因为在起始时,起偏器与检偏器正交。1、在00时,起偏器透振化方向和?/2波片的晶轴方向平行,此时透过波晶片的线偏振光的振动面转过2?=0,即与检偏器正交,出射光强为0。2、波片转过450时, 透过波晶片的线偏振光的振动面转过,即线偏振光的振动面与检偏器的透振方向平行,光强最大。3、当波晶片转过900时, 透过波晶片的线偏振光的振动面转过又与检偏器的透振方向正交，出射光强为0，如此等等。由此得出结论，消光位置为检偏器的透振化方向与波晶片的晶轴方向平行或正交的位置。 相关资料： 1、布如斯特定律的理论解释： 光是电磁波，在介质面上，它满足边值关系 （1*） 现在应用边值关系求入射、反射、折射波的振幅关系。由于对每一波矢κ有两个独立的偏振波，所以需要分别讨论E垂直于入射面和E平行于入射面两种情况。 E⊥入射面，图（1）边值关系（1*）为 （1-1）