偏振现象的观察和分析.ppt

物理学实验教学示范中心 光学实验 物理学实验教学示范中心 光学实验 第一页，共二十页，2022年，8月28日 实验目的 1、观察光的偏振现象, 加深对理论知识的理解。 2、了解产生和检验偏振光的原理和方法及使用的元件。 实验仪器 氦氖激光器 偏振片 1/4波片 硅光电池 照度计 玻璃片 支架 第二页，共二十页，2022年，8月28日 玻璃门表面的反光很强 用偏光镜消除了反射偏振光 使玻璃门内的人物清晰可见 第三页，共二十页，2022年，8月28日 实验原理 光的波动的形式在空间传播属于电磁波，它的电矢量E与磁矢量 H 相互垂直。E 和 H 均垂直于光的传播方向，故光波是横波。实验证明光效应主要由电场引起，所以电矢量 E 的方向定为光的振动方向。 第四页，共二十页，2022年，8月28日 （2）部分偏振光 在某一方向振动占优势的光称为部分偏振光. （1） 自然光 振动在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，而且没有一个方向占优势的光称为自然光。 自然光的表示法 部分偏振光的表示法 一. 几种光 面对光的传播方向看 面对光的传播方向看 第五页，共二十页，2022年，8月28日 （3）线偏振光或平面偏振光 只在某一固定方向振动的光称为线偏振光或平面偏振光。 光波电矢量随时间作有规则的改变，且电矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈圆形或椭圆形的光为圆或椭圆偏振光.它们都可以看作是两个振动面相互垂直的、有一定相位差的线偏振光的叠加。 (4）圆偏振光和椭圆偏振光 振动面 光矢量 传播方向 线偏振光的表示方法 · 面对光的传播方向看 第六页，共二十页，2022年，8月28日 二. 平面偏振光的产生 （1）非金属表面的反射和折射 光线斜射向非金属的光滑表面如水、玻璃等时，反射光和折射光都会产生偏振现象，偏振的程度取决于光的入射角及反射物质的性质。当入射角 满足关系： 时，反射光为平面偏振光。此时入射角 称为起偏角，n为反射物质的折射率。 布如斯特定律 第七页，共二十页，2022年，8月28日 起偏示意图： 自然光I0 P · · · 偏振化方向 (透光方向) （2）偏振片产生平面偏振光 产生偏振光的光学器件称为起偏器。常见的起偏器：偏振片 偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光。 第八页，共二十页，2022年，8月28日 象 折射现 双 折射现 i C C O光 e光 （3）由晶体双折射产生偏振 o光为寻常光， 遵守折射定律 ； e光为非寻常光， 不遵守折射定律 光进入各向异性介质（晶体）时，介质中出现两束折射光线的现象叫做双折射。 第九页，共二十页，2022年，8月28日 检偏 :检验偏振光的偏振程度,偏振片也可作为检偏器. 检偏器 起偏器 偏振片 自然光 第十页，共二十页，2022年，8月28日 当偏振片旋转时. I不变?？是什么光 I变，有消光?？是什么光 I变，无消光?？是什么光 检偏 用偏振器件分析、检验光的偏振态. 偏振化方向 (透光方向) I ? P 待检光 第十一页，共二十页，2022年，8月28日 光的偏振 偏振光在通过检偏器后其光强如何变化？ 三、平面偏振光通过检偏器后光强的变化 第十二页，共二十页，2022年，8月28日 P1的透振方向 P2的透 振方向 三. 平面偏振光通过检偏器后光强的变化 将A1 分解为A1cosθ和A1sinθ，其中只有平行于检偏振A2分量可以通过检偏器。透过检偏器的光强为I2=I1cos2θ——马吕斯定律 当θ为0 或 π 时，透射光最大；而当θ为π/2或3π/2 时，透射光强为零，即当检偏器转动一周时会出现两次消光现象。 第十三页，共二十页，2022年，8月28日 波片：是从单轴双折射晶体上平行于光轴方向切下的薄片 若平面偏振光垂直入射波片，且其振动面与波片的光轴夹角为 时，则在波片内入射光就分解为振动方向互为垂直的两束平面偏振光，称为o 光和e 光. 四. 圆偏振光和椭圆偏振光的产生 第十四页，共二十页，2022年，8月28日 物理学实验教学示范中心 光学实验 物理学实验教学示范中心 光学实验