偏振光學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn) 偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握偏振光的產(chǎn)生原理和檢驗(yàn)方法,觀(guān)察線(xiàn)偏振光2. 驗(yàn)證馬呂斯定律，測(cè)量布儒斯特角；二．實(shí)驗(yàn)原理1. 1.光的偏振性 光的偏振性光波是波長(zhǎng)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(guān)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(xiàn)偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光、自然光和部分偏振光。而線(xiàn)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(gè)原子發(fā)出的光的波列不僅初相彼此不相關(guān)，而且光振動(dòng)方向也是彼此不相關(guān)的，呈隨機(jī)分布。在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，沿各個(gè)方向振動(dòng)的光矢量都有。平均說(shuō)來(lái)，光矢量具有軸對(duì)稱(chēng)而且均勻的分布，各方向光振動(dòng)的振幅相同，各個(gè)振動(dòng)之間沒(méi)有固定的相聯(lián)系，這種光稱(chēng)為自然光或非偏振光（見(jiàn)下圖）。我們?cè)O(shè)想把每個(gè)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(dòng)方向

3、都是無(wú)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(lái)，得到的總光矢量的分量 Ex 和 Ey 之間沒(méi)有固定的相關(guān)系，因而它們之間是不相干的。同時(shí) 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(dòng)方向互相垂直的、不相干的線(xiàn)偏振 光。這就是自然光的線(xiàn)偏振表示，如下圖（a）所示。分解的兩束線(xiàn)偏振光具有 相等的強(qiáng)度 Ix=Iy，又因 自然光強(qiáng)度I=Ix+Iy 所以每束線(xiàn)偏振光的強(qiáng)度是自

4、然光強(qiáng)度的 1/2，即通常用圖（b）的圖示法表示自然光。圖中用短線(xiàn)和點(diǎn)分別表示在紙面內(nèi)和 垂直于紙面的光振動(dòng)，點(diǎn)和短線(xiàn)交替均勻畫(huà)出，表示光矢量對(duì)稱(chēng)而均勻的分布。 （2）線(xiàn)偏振光EyEX的是空氣折射率， （數(shù)值近似等于 1）上式可寫(xiě)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(dòng)平面 E 表示）投射在起偏器 P 上（如下圖） ，只有相當(dāng)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(guò)，另一成份 Ex（=E cosθ）則被吸收。與此類(lèi)似，若投射在檢偏器 A 上的線(xiàn)偏振光的振幅為 E0，則透過(guò) 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(qiáng)與振幅的平方成正比，可知透射光強(qiáng) I 隨 θ 而變化的關(guān)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(xiàn)偏振光垂直入射一透光面平行于光軸，厚度為 d 的晶片，