(8)偏振現(xiàn)象的觀察與分析

1、偏振現(xiàn)象的觀察與分析【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?通過觀察光的偏振現(xiàn)象,加深對光波傳播規(guī)律的認(rèn)識。2掌握產(chǎn)生與檢驗(yàn)偏振光的原理和方法。【實(shí)驗(yàn)儀器】 偏振實(shí)驗(yàn)箱【實(shí)驗(yàn)原理】一偏振光的概念光的波動的形式在空間傳播是一種電磁波，它的電矢量E與磁矢量H相互垂直。 矢量E和矢量H均垂直于光的傳播方向Z,屬于橫波。 實(shí)驗(yàn)證明光效應(yīng)主要由電場引起的,所以電場矢量E的方向定為光的振動方向。 自然光源(如日光,各種照明燈等等) 發(fā)射的光是由構(gòu)成這個光源的大量分子或原子發(fā)出的光波合成的。這些分子或原子的熱運(yùn)動和輻射是隨機(jī)的, 它們所發(fā)射的光振動,出現(xiàn)在各個方向的幾率相等,所以這樣的光源發(fā)射的光對外不顯現(xiàn)偏振性質(zhì),稱之為自然光。自

2、然光經(jīng)過媒質(zhì)的反射,折射或者吸收以后,在某一方向上振動加強(qiáng)成為部分偏振光。如果光在傳播過程中,振動始終被限制在某一確定的平面內(nèi),稱為平面偏振光, 也稱線偏振光或完全偏振光。偏振光電矢量E的端點(diǎn)在垂直于傳播方向的平面內(nèi)運(yùn)動軌跡是一圓周的稱為圓偏振光,是一橢圓的則稱為橢圓偏振光。二獲得線偏振光的方法自然光變成偏振光稱作起偏,可以起偏的器件分為透射式和反射式兩種。(1)透射式起偏如上圖，設(shè)光強(qiáng)為I0的自然光照在一偏振片（起偏器）上，則自然光中振動方向與偏振片透振方向相同的電矢量以及其它方向的電矢量在這個方向的分量才能通過，成為線偏振光，因此光強(qiáng)變?yōu)?I0。然后再照射在第二塊偏振片（檢偏器）上，該偏振

3、片的透振方向與起偏器的透振方向夾角為，則出射光光強(qiáng)為： 這就是馬呂斯定律(2)反射式起偏自然光在兩種媒質(zhì)的界面處,如玻璃和空氣的界面處反射和折射,當(dāng)入射角為某一特定值時,反射光可以成為線偏振光,振動方向垂直于入射面, 與界平面平行,折射光為部分偏振光，這種現(xiàn)象由布儒斯特(Brewster) 首先發(fā)現(xiàn),因此稱為布儒斯特角,即起偏角。 根據(jù)折射定律可得： 此式就是布儒斯特定律。 如果自然光的投射在多層的玻璃堆上, 經(jīng)過多次反射最后透射出的光也接近于線偏振光,其振動面平行于入射面。三. 波片1.尋常光和非常光光進(jìn)入某些各向異性的晶體時，同一束入射光折射后被分成兩束，稱為雙折射現(xiàn)象。一束光遵從折射定律，稱為尋常光（簡稱o光），另一束光違背折射定律，稱為非常光（簡稱e光）。2.半波片光垂直通過雙折射晶體時，o光和e光傳播速度不同，因而出射時o光和e光存在光程差。如果該晶體厚度滿足光程差： 為半波長的奇數(shù)倍時，則該晶體稱為半波片。3.四分之一波片如果該晶體厚度滿足光程差： 為四分之一波長的奇數(shù)倍時，則該晶體稱為四分之一波片。四.偏振