偏振光學實驗報告

1、 偏振光的產生和檢驗 偏振光的產生和檢驗一．實驗目的1、 掌握偏振光的產生原理和檢驗方法,觀察線偏振光2. 驗證馬呂斯定律，測量布儒斯特角；二．實驗原理1. 1.光的偏振性 光的偏振性光波是波長較短的電磁波，電磁波是橫波，光波中的電矢量與波的傳播方向垂直。光的偏振觀象清楚地顯示了光的橫波性。光大體上有五種偏振態(tài)，即線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光、自然光和部分偏振光。而線偏振光和圓偏 振光又可看作橢圓偏

2、振光的特例。（1）自然光光是由光源中大量原子或分子發(fā)出的。普通光源中各個原子發(fā)出的光的波列不僅初相彼此不相關，而且光振動方向也是彼此不相關的，呈隨機分布。在垂直于光傳播方向的平面內，沿各個方向振動的光矢量都有。平均說來，光矢量具有軸對稱而且均勻的分布，各方向光振動的振幅相同，各個振動之間沒有固定的相聯(lián)系，這種光稱為自然光或非偏振光（見下圖）。我們設想把每個波列的光矢量都沿任意取定的 x 軸和 y 軸分解，由于各波列的光矢量的相和振動方向

3、都是無規(guī)則分布的，將所有波列光矢量的 x 分量和y 分量分別疊加起來，得到的總光矢量的分量 Ex 和 Ey 之間沒有固定的相關系，因而它們之間是不相干的。同時 Ex 和 Ey 的振幅是相等的，即 Ax=Ay。這樣，我們可以把自然光分解為兩束等幅的、振動方向互相垂直的、不相干的線偏振 光。這就是自然光的線偏振表示，如下圖（a）所示。分解的兩束線偏振光具有 相等的強度 Ix=Iy，又因 自然光強度I=Ix+Iy 所以每束線偏振光的強度是自

4、然光強度的 1/2，即通常用圖（b）的圖示法表示自然光。圖中用短線和點分別表示在紙面內和 垂直于紙面的光振動，點和短線交替均勻畫出，表示光矢量對稱而均勻的分布。 （2）線偏振光EyEX的是空氣折射率， （數(shù)值近似等于 1）上式可寫成2 B arctan n ? ?Bθn2n1反射光 入射光圖 3-1 3. 3.馬呂斯定律 馬呂斯定律如果光源中的任一波列（用振動平面 E 表示）投射在起偏器 P 上（如下圖） ，只有相當于它的成份之一的 E

5、y（平行于光軸方向的矢量）能夠通過，另一成份 Ex（=E cosθ）則被吸收。與此類似，若投射在檢偏器 A 上的線偏振光的振幅為 E0，則透過 A 的振幅為 E0 cosθ（這里 θ 是 P 與 A 偏振化方向之間的夾角） 。由于光強與振幅的平方成正比，可知透射光強 I 隨 θ 而變化的關系為? 20 cos I I ?這就是馬呂斯定律。θPxy圖 3-24. 4.波片 波片若使線偏振光垂直入射一透光面平行于光軸，厚度為 d 的晶片，