圆偏振光在垂直于光传播.ppt

偏振光性质的研究 河南理工大学物理与电子信息学院 实验目的 观察光的偏振现象，学会起偏、检偏的方法， 熟悉偏振的基本规律； 了解圆偏振光，椭圆偏振光的产生和检验； 了解各种波片的作用原理； 学习测量晶体的相位延迟。 二、实验仪器 半导体激光器、起偏器、检偏器、波片、光电探测器、光电流放大器及全套光具座等。 光的波动性 一、光的偏振 z(k) 如果设光波沿坐标系的z轴传播，由光波之横波性，光波之电振动矢量必在垂直于z轴的xy平面内，显然电振动矢量可以表示为 式中，，分别为x, y方向 的单位矢量 E x y 光的干涉、衍射 光波（电磁波 ）是横波 光的偏振 由构成自然光源（如日光，各种照明灯等）的大量 分子或原子发出的光波的合成，这些分子或原子的热运 动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个 方向的几率相等。 二互相垂直方向是任选的。 符号表示 自然光 某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光 . 符号表示 部分偏振光 偏振光（平面偏振光、线偏振光、完全偏振光） 光振动只沿某一固定方向的光 . 符号表示 椭圆偏振光 椭圆偏振光可由两束同向传播、振动方向相互垂直、振幅不等、具有某种恒定位相关系的线偏振光合成。 圆偏振光 线偏振光、圆偏振光都是椭圆偏振光在特殊情况下的表示 圆偏振光可由两束同向传播、振动方向相互垂直、振幅相等、具有某种恒定位相关系的线偏振光合成。 实验原理 二、平面偏振光的产生 1. 由反射和折射产生偏振 自然光入射到透明介质 (如玻璃)表面，其反射光和 折射光一般为部分偏振光。 反射光接近于完全偏振光， 其偏振面垂直于入射面， 该入射角称为布儒斯特角。 2. 由二向色性晶体的选择吸收产生偏振 二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二向色性。 偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片，上述特殊方向称为偏振片的偏振化方向。 3. 由晶体双折射产生偏振 某些各向异性透明晶体（如方解石、石英等）沿不同方向，其光学特性有所不同。一束单色光入射于这种晶体时会产生两束平面偏振光(o光、e光)，并以不同的速度在晶体内传播，称为双折射现象。 o光：满足折射定律，称为寻常光。 e光：不满足折射定律，称为非常光。 尼科耳（Nicol）棱镜 三、马吕斯定律 自然光通过起偏器P1时，成为光强为I0的线偏振光，在通过检偏器P2时，则从P2透出光强I与两偏振片偏振化方向之间的夹角 有关，其关系为马吕斯（Malus）定律：  它表示改变角 可以改变透过检偏器的光强。 四、移相器件-波片和圆偏振光、椭圆偏振光的产生 波晶体中还存在一个特定的方向，当光从这个方向上进入材料时不会分成两束，符合一般的折射定律，这个特殊的方向就是材料的光轴方向。 在晶片中，o光与e光传播方向相同，由于传播速度不同，经过厚度为d的晶片后，o光与e光之间将产生位相差 光轴 波片 检偏器 线偏振光通过后仍为线偏振光，但其振动面相对于入射光的振动面转过 角 1/4 波片 1/2 波片或半波片 线偏振光通过后可合成椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光 五、旋光现象 线偏振光通过某些物质的溶液后，偏振光的振动面将旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。旋转的角度称为该物质的旋光度。通常用旋光仪来测量物质的旋光度。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶液的性质、溶液浓度、样品管长度、温度及光的波长等有关。 当其它条件均固定时，旋光度θ与溶液浓度C呈线性关系即 θ=αC，式中比例系数α与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度及光的波长等有关，C为溶液的浓度。 实验内容 1. 起偏与检偏 观察起偏器与检偏器的偏振化方向变化时光斑强度的变化。 2. 验证马吕斯定律 记录起偏器与检偏器的偏振化方向夹角每变化10 时 光斑强度的变化，并作图。 3.用1/2，1/4波片产生圆偏振光与椭圆偏振光 4.旋光现象 使起偏器和检偏器正交，将装有糖溶液的旋光管放入两偏振片之间。转动检偏片使消光并解释其现象，记录旋光度（注意：是锐角）。 Thank you!