偏振光的观察与研究一、实验简介光的偏振是指光的振动方向不变，或电失量未端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆的现象。光的偏振最早是牛顿在1704～1706年间引入光学的；光的偏振这一术语是马吕斯在1809年首先提出的，并在实验室发现了光的偏振现象；麦克斯韦在18651873年间建立了光的电磁理论，从本质上说明了光的偏振现象。按电磁波理论，光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.自然光是各方向的振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势。若把所有方向的光振动都分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光失量只沿一个固定方向振动。部分偏振光可以看作自然光和线偏振光混合而成，即它有某个方向的振幅占优势。圆偏振光和圆偏振光是光矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈圆或椭圆。起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏振光状态的器件。利用光的偏振现象在物理学方面可测量材料的厚度和折射率，可以了解材料的微观结构。利用偏振光的干涉现象在力学上检测材料压力分布，应用于建筑工程学方面可以检测桥梁和水坝的安全度。二、实验原理1.偏振光的概念和产生：YAPCACACAPEAA光的矢量性一光是横波S-EXH飞为波面的法线方向，S为光波的能量传播方可在备向同性的介质中S与K同向。在各向异性的介质中S与K不同-可
偏振光的观察与研究 一、 实验简介 光的偏振是指光的振动方向不变，或电矢量末端在垂直于传播方向的平面上 的轨迹呈椭圆或圆的现象。光的偏振最早是牛顿在 1704～1706 年间引入光学的； 光的偏振这一术语是马吕斯在 1809 年首先提出的，并在实验室发现了光的偏振 现象;麦克斯韦在 1865~1873 年间建立了光的电磁理论,从本质上说明了光的偏 振现象。按电磁波理论,光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直.自然光是 各方向的振幅相同的光，对自然光而言，它的振动方向在垂直于光的传播方向的 平面内可取所有可能的方向，没有一个方向占有优势。若把所有方向的光振动都 分解到相互垂直的两个方向上，则在这两个方向上的振动能量和振幅都相等.线 偏振光是在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动。 部分偏振光可以看作自然光和线偏振光混合而成，即它有某个方向的振幅占 优势。圆偏振光和椭圆偏振光是光矢量末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈 圆或椭圆。起偏器是将非偏振光变成线偏振光的器件；检偏器是用于鉴别光的偏 振光状态的器件。利用光的偏振现象在物理学方面可测量材料的厚度和折射率， 可以了解材料的微观结构。利用偏振光的干涉现象在力学上检测材料压力分布， 应用于建筑工程学方面可以检测桥梁和水坝的安全度。 二、 实验原理 1．偏振光的概念和产生：
AA光的五种偏振态皇K米椭圆偏振光圆偏振光摘图偏振光的形成（两个互相垂直的振动的合成）E-E0s+)E,E,cosat+a)+柏园方程式Ey2E2BxEycos(-2)-sin (a1-a2)En.2oEo.Eoy(a1:0）-8-1/2正园EFEg-E,VSWS2.改变偏振态的方法和器件：常见的起偏或检偏的元件构成有两种：1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成的;2.偏振片。它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过，因而产生线偏振光马吕斯定律：马吕斯在1809年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可表示为Ii=locosα，其中的α是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振动方向的夹角：
2．改变偏振态的方法和器件： 常见的起偏或检偏的元件构成有两种： 1.光学棱镜。如尼科耳棱镜、格兰棱镜等，它是利用光学双折射的原理制成 的； 2.偏振片。它是利用聚乙烯醇塑胶膜制成，它具有梳状长链形结构分子，这 些分子平行排列在同一方向上，此时胶膜只允许垂直于排列方向的光振动通过， 因而产生线偏振光. 马吕斯定律：马吕斯在 1809 年发现，完全线偏振光通过检偏器后的光强可 表示为 I1 = I0 cos2 α，其中的 α 是检偏器的偏振方向和入射线偏振光的光矢量振 动方向的夹角：
77光轴非偏振光线偏振光偏振片A晶体光学元件1、偏振器件格兰镜尼科耳核锁波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波晶片内的速度v。，Ve不同，所以造成o光和e光通过波晶片的光程也不同.当两光束通过波晶片后o光的位相相对于e光多延迟了△=2π(no-ni)d/入，若满足(ne-n)d=±入/4，即△=±元/2我们称之为入/4片，若满足(ne-n)d=±入/2，即△土元，我们称之为入/2片，若满足（ne-n）d=土入，即△=2元我们称之为全波片
波晶片：又称位相延迟片，是从单轴晶体中切割下来的平行平面板，由于波 晶片内的速度 vo ,ve 不同，所以造成 o 光和 e 光通过波晶片的光程也不同.当两光 束通过波晶片后 o 光的位相相对于 e 光多延迟了Δ=2π(n0-n1)d/λ，若满足 (ne-no)d=±λ/4，即Δ=±π/2 我们称之为λ/4 片，若满足(ne-no)d=±λ/2，即Δ =±π，我们称之为λ/2 片，若满足(ne-no)d=±λ，即Δ=2π我们称之为全波片
2波晶片构造，单轴晶体使其光轴与表面平行光抵动方向光轴光振动方向主裁面人射光(no-ng)d=±(2m+1)元1/4液片d=±(2m+1)=/(ng-ng)早聘晶体光学主平面法绒入射光线光轴方向S3.借助检偏器和1/4波晶片检验光的5种偏振态：（1）只用检偏器（转动）：对于线偏光可以出现极大和消光现象。对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。（2）用1/4波晶片和检偏器（转动）：对于非偏光（自然光）各方向光强不变对于圆偏光出现消光现象（原因）。对于部分偏光仍出现极大和极小现象。对于椭圆偏光，当把1/4波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现象（原因）
3．借助检偏器和 1/4 波晶片检验光的 5 种偏振态： （1）只用检偏器（转动）： 对于线偏光可以出现极大和消光现象。 对于椭圆偏光和部分偏光可以出现极大和极小现象。 对于圆偏光和非偏光各方向光强不变。 （2）用 1/4 波晶片和检偏器（转动） ： 对于非偏光（自然光）各方向光强不变。 对于圆偏光出现消光现象（原因）。 对于部分偏光仍出现极大和极小现象。 对于椭圆偏光，当把 1/4 波晶片的快慢轴放在光强极大位置时出现消光现 象（原因）
扁带检验偏振光的光路三、实验内容1.研究入/4波片对偏振光的影响：本实验所用仪器有：光源、偏振片（2个）、入/4波晶片、光屏等。偏波光偏自然光长报报屏片片片源LAICB光路图（1）按光路图使偏振片A和B的偏振轴正交（消光)。然后插入一片入/4波片C（实际实验中要使光线尽量穿过元件的中心)。（2）以光线为轴先转动C使消光，然后使B转过360°观察现象。（3）再将C从消光位置转过15、30、45、60、75、90°，每次都将B转过360，观察实验现象。2．研究入/2波片对偏振光的影响：本实验所用仪器有：光源、偏振片（2个）、入/2波片、光屏等。波光偏偏自然光源长搬报屏片片片LCA具B光路图1：使偏振片A和B的偏振轴正交(消光)，并在B和A之间再插入一个入/2波片C
检验偏振光的光路 三、 实验内容 1. 研究λ/4 波片对偏振光的影响： 本实验所用仪器有：光源、偏振片(2 个)、λ/4 波晶片、光屏等。 光路图 （1）按光路图使偏振片 A 和 B 的偏振轴正交(消光)。然后插入一片λ/4 波 片 C(实际实验中要使光线尽量穿过元件的中心)。 （2）以光线为轴先转动 C 使消光，然后使 B 转过 360°观察现象。 （3）再将 C 从消光位置转过 15、30、45、60、75、90°，每次都将 B 转过 360，观察实验现象。 2. 研究λ/2 波片对偏振光的影响： 本实验所用仪器有：光源、偏振片(2 个)、λ/2 波片、光屏等。 光路图 1：使偏振片 A 和 B 的偏振轴正交(消光)，并在 B 和 A 之间再插入一个λ/2 波片 C
2：以光线为轴先转动将入/2波片C转动任意角度破坏消光现象，再将B转动360°，观察消光现象。四、实验仪器偏振光观察与研究的实验装置包括一下几个部分：光源（可发出多种类型激光），偏振片，波晶片（入/2和入/4波长），光屏。光源：双击实验桌上光源小图标弹出光源的调节窗体。单击调节窗体的光源开关可以切换光源开关状态；可以选择光源发出光的类型，包括自然光、椭圆偏振光、圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。光源默认发出是自然光。实物照片仿真实验中的仪器偏振片：双击桌面上偏振片小图标，弹出偏振片的调节窗体。初始化时偏振片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。表示顺时针旋转：：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开
2：以光线为轴先转动将λ/2 波片 C 转动任意角度破坏消光现象，再将 B 转 动 360°，观察消光现象。 四、 实验仪器 偏振光观察与研究的实验装置包括一下几个部分： 光源（可发出多种类型激光），偏振片，波晶片（λ/2 和λ/4 波长），光屏。 光源： 双击实验桌上光源小图标弹出光源的调节窗体。单击调节窗体的光源开关可 以切换光源开关状态；可以选择光源发出光的类型，包括自然光、椭圆偏振光、 圆偏振光、线偏振光、部分偏振光。光源默认发出是自然光。 实物照片 仿真实验中的仪器 偏振片： 双击桌面上偏振片小图标，弹出偏振片的调节窗体。初始化时偏振片的旋转 角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为 360°，最小刻度 为 1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。 ： 表示顺时针旋转； ：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为 1°。当鼠 标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开
实物照片仿真实验中的仪器仿真实验放大的偏振片读数盘波晶片：分为入/2和入/4波长波片，双击桌面上波晶片小图标，弹出波晶片的调节窗体。初始化时波晶片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或：表示顺时针旋转：顺时针旋转偏振片。：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开。实物照片仿真实验中的仪器仿真实验放大的波片读数盘光屏：双击实验桌上光屏小图标弹出光屏的调节窗体。可以显示光圈，此光圈会根据光源、偏振片已经波晶片之间关系自动调节亮度。并且可以读出当前光强值（最大值为100)
实物照片 仿真实验中的仪器 仿真实验放大的偏振片读数盘 波晶片： 分为λ/2 和λ/4 波长波片，双击桌面上波晶片小图标，弹出波晶片的调节 窗体。初始化时波晶片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大 旋转范围为 360°，最小刻度为 1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或 顺时针旋转偏振片。 ：表示顺时针旋转； ：表示逆时针旋转。旋转 的最小刻度单位为 1°。当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到 鼠标松开。 实物照片 仿真实验中的仪器 仿真实验放大的波片读数盘 光屏： 双击实验桌上光屏小图标弹出光屏的调节窗体。可以显示光圈，此光圈会根 据光源、偏振片已经波晶片之间关系自动调节亮度。并且可以读出当前光强值(最 大值为 100)
光屏X光强为：100实物照片仿真实验中的仪器仿真实验中光屏的正面图五、实验指导1.主窗口：打开偏振光观察与研究的仿真实验。国国光研IAEN00:04:50有物的的极松器：品制要学生学习光的养水所能系更s格免e荐2．正式开始实验：（1）开始实验后，从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上
实物照片 仿真实验中的仪器 仿真实验中光屏的正面图 五、 实验指导 1. 主窗口： 打开偏振光观察与研究的仿真实验。 2. 正式开始实验： （1）开始实验后，从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上
欢系光器NAN04:12#学婴用品光物品的光服精装（2）光源调节双击桌面上光源小图标，弹出光源的调节窗体，可以单击光源的开关按钮，切换光源的开关状态；同时可以点击“选择发出光”按钮来选择光源发出光类型，光源默认发出的是“自然光”。输出光洗择O线偏振光O圆偏振光O精圆偏振光自然光O部分偏振光确定取消（3）偏振片调节
（2）光源调节 双击桌面上光源小图标，弹出光源的调节窗体，可以单击光源的开关按钮， 切换光源的开关状态； 同时可以点击“选择发出光”按钮来选择光源发出光类型，光源默认发出 的是“自然光”。 （3）偏振片调节
双击桌面上偏振片小图标，弹出偏振片的调节窗体。初始化时偏振片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。表示顺时针旋转；：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开。（4）波晶片调节（含1/2入和1/4入波晶片）双击桌面上波晶片小图标，弹出波晶片的调节窗体。初始化时波晶片的旋转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为360°，最小刻度为1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。表示顺时针旋转：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为1°。当鼠标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开。/4人放品片
双击桌面上偏振片小图标，弹出偏振片的调节窗体。初始化时偏振片的旋 转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为 360°，最小刻 度为 1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。 ： 表示顺时针旋转； ：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为 1°。当鼠 标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开。 （4）波晶片调节（含 1/2λ和 1/4λ波晶片） 双击桌面上波晶片小图标，弹出波晶片的调节窗体。初始化时波晶片的旋 转角度是随机的，用户使用时需要手动去校准。最大旋转范围为 360°，最小刻 度为 1°。可以通过点击调节窗体中旋钮来逆时针或顺时针旋转偏振片。 ： 表示顺时针旋转； ：表示逆时针旋转。旋转的最小刻度单位为 1°。当鼠 标按住选择不放，则偏振片则会不停的旋转，直到鼠标松开