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偏振光现象的观察和分析

1809年,法国工程师马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。对于光的偏振现象研究,使人们对光的传播(反射、折射、吸收和散射等)的规律有了新的认识。特别是近年来利用光的偏振性所开发出来的各种偏振光元件、偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了极其重要的作用,在光调制器、光开关、光学计量、应力分析、光信息处理、光通信、激光和光电子学器件等应用中,都大量使用偏振技术。

  1. 如何产生线偏振光
  2. 如何利用波片产生圆偏振光和椭圆偏振光
  3. 线偏振光通过1/4、 1/2波片后偏振态的变化,自己设计光路实现验证

详见教材中的实验6-7

  1. 波长为635nm的半导体激光器
  2. 两个固定在转盘上直径为2cm的偏振片。(注意:转盘上的0读数位置不一定是偏振轴所指方向)
  3. 两个固定在转盘上直径为2cm的1/4波片。(注意:转盘上的0读数位置不一定是1/4波片的快轴或慢轴位置)
  4. 带光电接收器的数字式光功率计。
  5. 光具座
  6. 遮光罩
  7. 手电筒
  1. 验证马吕斯定律
  2. 理解1/4波片的作用。
    1. 分别观察波片光轴与偏振片透振方向夹角为15度、30度、45度、60度、75度、90度时,激光正入射到1/4波片上,出射光的偏振状态变化。
    2. 选择其中一个夹角,测量出射光360°的光强分布
  3. 理解1/2波片的作用。
    1. 分别观察波片光轴与偏振片透振方向夹角为15度、30度、45度、60度、75度、90度时,激光正入射到1/2波片上,出射光的偏振状态变化。<需记录极小值对应的角度>
    2. 选择其中一个夹角,测量出射光360°的光强分布
  4. 利用两个1/4波片组合成1/2波片;
    1. 如何验证确实构成了1/2波片?

本实验做完实验,要完成一份正式的实验报告,并和实验记录本一起上交给老师。

偏振片波片上的绝对刻度没有意义,不代表通光方向和光轴方向。

报告要求:

  1. 马吕斯定律在直角坐标系下作图。
  2. 偏振光经过四分之一波片后,光强随检偏器角度变化的测量结果在极坐标系下作图。
  3. 四分之一波片的测量结果,作表格,并分析透射光的偏振性质。
  4. 偏振光经过二分之一波片后,光强随检偏器角度变化的测量结果在极坐标系下作图。
  5. 二分之一波片的测量结果,在直角坐标系下线性拟合,并分析二分之一波片的性质。
  6. 如何将四分之一波片组合成二分之一波片。
  1. 将胶带纸样品放在正交偏振片P、A之间,用白炽灯照射,转动该样品,观察现象并解释(选做)
  2. 旋转偏振片和1/4波片,观察蓝天、玻璃窗的反射光,光亮的书封面或照片的表面,分析所观察到的现象。(选做)
  1. 贾玉润,王公治,凌佩玲. 大学物理实验. 上海:复旦大学出版社. 1987
  2. 杨之昌,马秀芳.物理光学实验.上海:复旦大学出版社.1993.
  3. 章志鸣,沈元华,陈惠芬. 光学(第二版). 北京:高等教育出版社. 2000,101~105
  4. 赵凯华,钟锡华. 光学(上、下册). 北京:北京大学出版社. 1984
  5. Jenkins F A, White H E. Fundamentals of Optics. 4th ed. London: McGRAW-HILL KOGAKUSHA LTD, 1976. 266~279
  6. https://www.bilibili.com/video/av41863251/ 【直观解释】光的偏振:圆偏振,线偏振,非偏振光

《大学物理实验数字化教程》-机械工业出版社这一书中的偏振光的研究视频讲解 偏振光的研究

感谢ID为x8808099的同学补充学习资料。 — 乐永康 2014/09/29 09:15
用Jones运算计算检偏器读数和角度关系的理论值,mma代码https://1drv.ms/u/s!AoqTGDohqnUOgfgmhvzL5PnD6bqgdA?e=GqLDyh2021/11/16
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  • 由 weenming