大学物理实验报告系列之偏振光的分析.doc

【实验名称】 偏振光的分析
【实验目的】
1．观察光的偏振现象，巩固理论知识，加深对光的偏振现象的认识。
2．学习直线偏振光的产生与检验方法，了解圆偏振光和正椭圆偏振光的产生和定性检验方法。
【实验仪器】
He-Ne激光器、光具座、偏振片（两块）、632.8nm的1/4波片（两块）、玻璃平板及刻度盘、白屏等。
【实验原理】
1．光的偏振状态
偏振是指振动方向相对于波的传播方向的一种空间取向作用。它是横波的重要特性。光在传播过程中，若电矢量的振动只局限在某一确定平面内，这种光称为直线偏振光，又叫平面偏振光（因其电矢量的振动在同一平面内）；若光波电矢量的振动随时间作有规律的改变，即电矢量的末端在垂直于光传播方向的平面上的轨迹是圆或椭圆，这样的光称为圆偏振光和椭圆偏振光；若光波电矢量的振动只在某一确定的方向上占优势，而在和它正交的方向上最弱，各方向的振动无固定的位相关系，这种光称为部分偏振光。

2.直线光，圆偏光，椭圆偏振光的产生。
直线偏振光垂直通过波片的偏振状态
入射线偏振光的振动方向与波片光轴间的夹角q
波片厚度d
出射光的偏振状态
0°，90°
任意
与入射光的偏振状态相同
任意
全波片
与入射光的偏振状态相同
45°
1/2波片
转过90°的直线偏振光
1/4波片
圆偏振光
其它值
内切于正方形的椭圆偏振光
q ≠ 0°，q ≠ 45°，q ≠ 90°
1/2波片
转过2q的直线偏振光
1/4波片
正椭圆偏振光，长短轴之比为tgq，ctgq
其它值
内切于边长比为tgq的矩形的椭圆偏振光

3. 鉴别各种偏振光的方法和步骤
第一步
旋转检偏器360°
第二步
在检偏器前插放1/4波片（Ⅱ）
第三步
再旋转检偏器360°
结论
光强度无变化
光轴取向任意
两最亮两消光
（各相差180°）
圆偏振光
光轴取向任意
光强度无变化
自然光
光轴取向任意
两最亮两暗
（各相差180°）
自然光加圆偏振光
两最亮两消光
（各相差180°）

直线偏振光
两最亮两暗（各相差180°）然后,使检偏器透振方向与暗方向平行
旋转1/4波片，使光强度最暗，即使1/4波片（Ⅱ）光轴与检偏器透振方向平行或垂直
两最亮两消光
（各相差180°）
椭圆偏振光

【实验内容】
1． 测定玻璃对激光波长的折射率
2． 产生并检验圆偏振光
3．产生并检验椭圆偏振光
【数据表格与数据记录】
1
2
3
4
5
6
7
250
250
250
250
250
250
250
308
307
307
306
308
307
306

波长为632.8nm时玻璃对于空气的相对折射率为1.5399。

现象：两次最亮，两次消光。结论：圆偏振光
如果使检偏器的透振方向与暗方向平行，1/4波片与检偏器透振方向垂直或平行。
现象：两次亮光，两次消光 结论：椭圆偏振光

现象：两最亮，两次消光 结论：线偏振光
【小结与讨论】
1. 实验测的了632.8nm时玻璃对空气的折射率为1.5399。
2. 单色自然光经过起偏器和检偏器，旋转检偏器一周，发现光电流相应出现两次消光现象，是分析其原因。
答：当检偏器的偏振化的方向和检偏器的偏振化的方向为和时，根据马吕斯定律可知，出现两次光强为零的情况，即光电流出现了2次消光现象。
3.自己设计实验进行了几种偏振光的检验的工作，搞清了几种偏振光的区别，以及怎样得到他们。