光学第三轮实验讲义〔2012-10〕.pptVIP

实验十一.偏振现象的观察与分析 一.预习要求：阅读实验十一.P.124~P.131 二.说明： 1.本实验中练习二的内容不做。 2.本实验使用的偏振器件是人造偏振片(聚乙烯醇材料)，它的出射光不是完全线偏振光(偏振度P?1)。 3.本实验使用的波片质量较差，不是用石英、方解石做成，而是云母类材料，因此，1/2波片、1/4波片的误差较明显。 4.针对2、3情况，我们对实验进行了改进。 1.测定玻璃的布儒斯特角iB和偏振片(1)、(2)的主截面(透振方向)的确定 (2)同时转动玻璃平板和起偏器(偏振片)P(使其透射方向在入射面内)，仔细调节直到反射光消失为止，记下玻璃平板的角度? 2。 (3)重复测量三次，求平均值。 (4)由布儒斯特角计算玻璃的折射率n。 (5)偏振片1透射方向在入射面内，记录偏振片1的透振方向的角度。由偏振片1透射方向可确定偏振片2透射方向，记录偏振片2的透振方向的角度。 2.观察平面偏振光透过半波片后的偏振态 分别观察平面偏振光的振动面与1/2波片的光轴之间的夹角为300、450、900时，波片的出射光的偏振态，验证1/2波片使入射的平面偏振光的振动面转过2? 角。 （用白屏接受） 3.观察平面偏振光透过1/4波片后的偏振态 分别观察平面偏振光的振动面与1/4波片的光轴之间的夹角为150、450、900时，波片的出射光的偏振态。（用白屏接受） (1)与3(1)相同。 (2)将波片(光轴)分别转动?=150、450、900时，相同方向旋转检偏器(偏振片P2)，验证1/4波片使入射的平面偏振光分别变成椭圆偏振光、圆偏振光和平面偏振光。 附：关于光轴的确定 本实验只要确定光轴与透振方向的夹角。在两个透振方向正交的偏振片之间，插入波片并绕光线方向旋转一周时，在四个特定方位(方向)将出现消光的特性，以帮助校正波片光轴与偏振片P1之间夹角的零位(零度位置)。 注意：本实验所提供的仪器不能完全确定光轴的方向，只能确定两个正交方向，其中究竟那一个需要已知光轴的波片来确定，但这不影响实验。 3、1/2波片 实验十四.迈克耳孙干涉仪的调节和使用 一.预习要求：仔细阅读实验十四 P.156~P.166 当旋动手轮使d增加时，可见到条纹从中心“涌出”； 当旋动手轮使d减小时，可见到条纹从中心“陷入”。 当考察中心处的条纹时，由于中心处 i=0，所以 实验内容: 1.用He-Ne激光调节迈克耳孙干涉仪，并测激光波长。 (N=100，重复２次) 迈克耳孙干涉仪的调节： (1)激光经M1和M?2反射后，在观察屏上有两个最强的亮点，仔细调节M1和M2背后的三个螺丝，改变M1和M2的相对方位，直至两亮点完全重合，这时重合的亮点中往往可观察到１到２条暗条纹。 (2)在激光源前加上扩束透镜，仔细缓慢地调节M2下方的两个微调螺丝，使观察屏上的干涉条纹成圆形。 (激光的干涉情况是“不定域”的，钠光在这里的干涉情况是“定域”的——定域在无穷远) ?d的测量： (1)旋转粗动手轮(配合使用细动手轮)，使M1移动，观察条纹变化，使视场中(屏上)出现清晰的对比度较好的干涉圆环。 (2)漫漫转动读数转盘，观察中心“涌出”或 “陷入”100圈时的d的变化量： (3)漫漫转动读数转盘，观察中心“涌出”或 “陷入”100圈时的d的变化量： 表格与数据 思考题：在迈克耳孙干涉仪测量波长的实验中，当分别采用激光和钠光作为光源时，观测干涉条纹的方法有何区别，为什么？ 实验十四.迈克耳孙干涉仪的调节和使用表格与数据 4.观察白光：M2镜的位置大致在32mm处(31~33mm之间)。 4、1/4波片 实验十四.迈克耳孙干涉仪的调节和使用 1、干涉的必要条件 A.频率相同； B.存在相互平行的振动分量； C.位相差恒定。 满足干涉条件的光称为相干光。 理论知识 2、普通光源的发光机理 （1）自发辐射——这是一种随机过程。 （2）特点——间歇性，随机性。 设两列振动方向相同，频率相同的光波，在空间某点相遇，(平均相对)光强为 第三项为干涉项，其关键取决于积分因子。 “平均”在于接收器接收的是相应时间内的光强的时间平均值。 “相对”在于波动光学关心的是光强的相对分布。 ? ? 两个独立光波源 （1）不相干情况 ——不相干 （2）相干情况 S1、S2是两个相干光波源 ? ? ? 分波器 在观察点相遇 经过不同光程 这样无论原子的发光如何改变，但任何位相改变总是同时发生在这两列波中，这样观察点的位相差就取决于光程差 ，因而就保持稳定的位相差。 产生相干光的两种方法 设单色光分成两束光，两束相干光在不同媒质所经历的几何路程为r1、r2，相遇后它们的相位差为 定义：光程 = n r 光程差： 迈