偏振實(shí)驗(yàn)課件

偏振實(shí)驗(yàn)課件1Polarize

：偏振、偏極、極化光波的電場(chǎng)方向稱為光的偏振方向。2一平面波，其電場(chǎng)

E與磁場(chǎng)

H相互垂直，同時(shí)與波的行

進(jìn)方向相互垂直。其電場(chǎng)強(qiáng)度

E（electricfieldintensity）

對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度

H（magnetic

fieldintensity）的比值等于一個(gè)

特定值，稱為波阻抗

η（wave

impedance）

3一平面波，在空間中沿著z軸方向前進(jìn)，光波動(dòng)在

x-y平面上可以分解

為兩個(gè)方向互相垂直的振動(dòng)：(z,

t)=

Ex

(z,

t)+

Ey

(z,

t)Ex

(z,

t)=E0x

cos(kz-①t)Ey

(z,

t)=

E0y

cos(kz-①t+ε

)j?i?E→化簡(jiǎn)后可以得到

4A）線偏振

8=2m7,m=0,土1,土2,…

8=2(m+1),m=0,t1,2…

A）線偏振>電場(chǎng)總強(qiáng)度

（振幅）>在

x-y平面上

，偏振方向角度

θ

不是時(shí)間的函數(shù)，

θ

不隨時(shí)間改變，偏振方向不隨時(shí)間改變，

因此稱為線偏振

。6A）線偏振Malus’s

LawI(θ)=I(0)

cos2

θ7

E0x

=

E0y

=

E0B）圓偏振8b)

當(dāng)觀察者往-z方向看時(shí)，電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向。

left-circularlypolarized（左旋圓偏極光）右旋圓偏極光B）圓偏振a)

Right-circularlypolarized（右旋圓偏極光）左旋圓偏極光

910C）橢圓偏振

E0x

≠

E0y

11線偏振、圓偏振、橢圓偏振12TEMwave

TEwaveTM

wave131415反射光

(a)

TE型入射光反射光折射光(b)TM型折射光入射光1617反射光

(a)

TE型折射光入射光反射光

(b)

TM型折射光入射光18(b)TM型rTM

=

0θi

=

θB

=

θp

=

tan-1

n布魯斯特角191-先將線偏振片轉(zhuǎn)

一圈，記錄功率最

小時(shí)的刻度，定義

此刻度為角度90度。

2-轉(zhuǎn)到角度0度，角

度每轉(zhuǎn)10度，記錄

光功率值。(表格1)201）雷射的偏振特性與Malus定律XY散布圖光功率vs角度雷達(dá)圖光功率vs刻度如果入射光是非偏振光，會(huì)加兩片偏振片，光入射的第一片為偏振片稱為起偏板（polarizer）

是將非偏振光變成偏振光的光學(xué)元件，線偏振圓偏振橢圓偏振光源第二片偏振片稱為檢偏板（analyzer）用來(lái)檢驗(yàn)偏振光的狀態(tài)。線偏振圓偏振橢圓偏振起偏板檢偏板211）雷射的偏振特性與Malus定律與

雷達(dá)圖221-步驟(1)調(diào)到功率最小值。意即雷射與線偏振片相互垂直。2-放入λ/2波片，將λ/2波片轉(zhuǎn)一圈，維持功率最小，紀(jì)錄此時(shí)λ/2波片的刻度

為角度0度。3-將λ/2波片轉(zhuǎn)30度，旋轉(zhuǎn)線偏振片，角度每轉(zhuǎn)10度，記錄光功率值。(表格2)

4-將λ/2波片轉(zhuǎn)45度，旋轉(zhuǎn)線偏振片，角度每轉(zhuǎn)10度，記錄光功率值。(表格3)【提醒】在這邊，線偏振片的角度與刻度，必須與表格1一致。

表格2和表格3…刻度與角度要和表格1一致！2）偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片）之特性λ/2波片23Waveplate波片

，又稱相位延遲片

，它是由雙折射的材料加工而成。用于調(diào)整光束

的偏振狀態(tài)。常見(jiàn)的波片由單軸晶體（如石英晶體）制作而成，其表面

與光軸平行，垂直于光軸的偏振分量（o光）與平行于光軸的偏振分量（e光）在晶體中不發(fā)生雙折射，但傳播速度不同，因而通過(guò)波片后它們

仍然沿著原有的方向傳播，且會(huì)產(chǎn)生相位偏移。相移量取決于波片的厚

度，材料和工作波長(zhǎng)。常用的波片包括半波片和四分之一波片。From

維

基百科。2）偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片）之特性λ/2波片與

λ/4波片載玻片Glass

slide指的是“?！绷℅lass

plate）2425定義此時(shí)?波片的刻度為角度0度放入

?波片定義此時(shí)

線偏振片

的刻度為

角度90度XY散布圖

雷達(dá)圖光功率vs角度

光功率vs刻度

262）偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片）之特性λ/2波片入射光是線偏振~出射光一樣是【線偏振】

但…偏振方向不一樣?。?）λ/2波片271-步驟(1)調(diào)到功率最小值。意即雷射與線偏振片相互垂直。2-放入λ/4波片，將λ/4波片轉(zhuǎn)一圈，維持功率最小，紀(jì)錄此時(shí)λ/4波片的刻度

為角度0度。3-將λ/4波片轉(zhuǎn)30度，旋轉(zhuǎn)線偏振片，角度每轉(zhuǎn)10度，記錄光功率值。(表格4)

4-將λ/4波片轉(zhuǎn)45度，旋轉(zhuǎn)線偏振片，角度每轉(zhuǎn)10度，記錄光功率值。(表格5)【提醒】在這邊，線偏振片的角度與刻度，必須與表格1一致。

表格4和表格5…刻度與角度要和表格1一致！2）偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片）之特性λ/4波片28放入1/4波片定義此時(shí)1/4波片的刻度為角度0度定義此時(shí)

線偏振片

的刻度為

角度90度,雷射

,1/4波片

線偏振片29XY散布圖

雷達(dá)圖光功率vs角度

光功率vs刻度

302）偏振光控制元件(λ/2波片與

λ/4波片）之特性λ/4波片入射光是線偏振~出射光有可能是【線偏振】-與光軸同向

【橢圓偏振】【圓偏振】-夾45度角3）λ/4波片31線偏振

進(jìn)線偏振

出（0度）圓偏振

出（45度）

橢圓偏振

出（其他）3）λ/2波片

4）λ/4波片線偏振

進(jìn)線偏振

出32補(bǔ)充有一道偏振光入射，你手上只有一片線偏振片。請(qǐng)問(wèn)如何利用本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，來(lái)判定入射的偏極光是線偏極、圓偏極或橢圓偏極呢？

線偏振XY散布圖光功率vs角度雷達(dá)圖光功率vs刻度33測(cè)量反射光1-入射光與反射光重疊

→角度ψ

=

0度。5）布魯斯特角345）布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合，此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。35測(cè)量反射光5）布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合，此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。365）布魯斯特角調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)使反射光與入射光重合，此時(shí)設(shè)定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的角度為零。測(cè)量反射光371-入射光與反射光重疊

→角度ψ

=

0度。測(cè)量反射光6）TE

、TM38光功率計(jì)（Power

meter）gentec

UNO顯示器感應(yīng)器前端有加一片衰減片感應(yīng)器可以將接收的光衰減10倍此時(shí)量測(cè)時(shí)，要按【ATT】啟動(dòng)衰減功能39光功率計(jì)（Power

meter）-ORION/PD連結(jié)偵測(cè)器電源開(kāi)關(guān)40量測(cè)到功率最小時(shí)，選定一字母指向某

一個(gè)刻度

，該刻度定義為角度90度

，再

去計(jì)算相對(duì)角度。一般我會(huì)選

POLARIZER

的『

P』這個(gè)字母~偏振片（偏光片）鏡片座刻度讀法41主尺角度0度與副尺0刻度對(duì)齊

主尺角度45度與副尺5刻度對(duì)齊λ/2鏡片和λ/4鏡片精密鏡片座刻度讀法42副尺0刻度介于主尺5-10角度之間

測(cè)量結(jié)果為5+ΔΘ副尺1刻度與主尺15對(duì)齊SO

ΔΘ=1λ/2鏡片和λ/4鏡片測(cè)量結(jié)果為角度6度精密鏡片座刻度讀法43副尺0刻度介于主尺15-20角度之間

測(cè)量結(jié)果為15+ΔΘ副尺2刻度與主尺35對(duì)齊SO

ΔΘ=2精密鏡座科度判讀練習(xí).tw/~mengwen/OPEXP/OPEXP-L031/OPEXP-L031-S.htmlλ/2鏡片和λ/4鏡片測(cè)量結(jié)果為角度17度精密鏡片座刻度讀法445）布魯斯特角的應(yīng)用http://haha90.phy.ntnu.edu.tw/content/funExperiment/allFunExps/polar/polar.html455）布魯斯特角法線旋轉(zhuǎn)偏振片(或

偏光太陽(yáng)眼鏡)偏振方向1-垂直2-水平玻璃或壓克力板哪個(gè)偏振方向看那只牛看得比較清楚？

46約57度角偏振片6）偏光在生活中的應(yīng)用

偏振片水平

反射光影

偏振片垂直476）偏光在生活中的應(yīng)用

48轉(zhuǎn)動(dòng)線偏振片原本是要拍筆筒的反光后來(lái)發(fā)現(xiàn)林姊那邊的反光對(duì)比更明顯6）偏光在生活中的應(yīng)用496）偏光在生活中的應(yīng)用506）偏光在生活中的應(yīng)用516）偏光在生活中的應(yīng)用

臺(tái)燈臺(tái)燈

反射光偏振片壓克力板手機(jī)52室外亮

室內(nèi)暗室內(nèi)外亮暗對(duì)比要夠轉(zhuǎn)動(dòng)壓克力板改變反射光角度

確定反射最強(qiáng)大太陽(yáng)時(shí)效果

比較好壓克力板

或手機(jī)平板6）偏光在生活中的應(yīng)用偏振片手機(jī)53調(diào)圖片亮度6）偏光在生活中的應(yīng)用改變偏振片角度多云效果不好54壓克力板改變偏振片角度改變偏振片角度6）偏光在生活中的應(yīng)用多云效果不好手機(jī)平板55轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片

消除反射光反射光56有

PL

和

CPL

兩種偏振片對(duì)于物理人來(lái)說(shuō)PL

線偏振片（Polarizing

Filte）線偏振CPL

環(huán)形偏振片（Circular

Polarizing

Filter）

一片線偏振片加上1/4波片組成線偏振+圓偏振6）偏光在生活中的應(yīng)用

在攝影的世界中57https://www.masters.tw/42741/sunstone方解石-雙折射現(xiàn)象6）偏光在生活中的應(yīng)用581、實(shí)驗(yàn)中所使用的雷射，其偏振度多少？2、表格1

，畫(huà)出光功率vs角度圖。理論值

與

實(shí)